質譜儀簡介

質譜儀(yi) 又稱質譜計。分離和檢測不同同位素的儀(yi) 器。即根據帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按物質原子、分子或分子碎片的質量差異進行分離和檢測物質組成的一類儀(yi) 器。

質譜儀(yi) 以離子源、質量分析器和離子檢測器為(wei) 核心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離後的分子因接受了過多的能量會(hui) 進一步碎裂成較小質量的多種碎片離子和中性粒子。它們(men) 在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質量分析器。質量分析器是將同時進入其中的不同質量的離子，按質荷比m/z大小分離的裝置。分離後的離子依次進入離子檢測器，采集放大離子信號，經計算機處理，繪製成質譜圖。離子源、質量分析器和離子檢測器都各有多種類型。質譜儀(yi) 按應用範圍分為(wei) 同位素質譜儀(yi) 、無機質譜儀(yi) 和有機質譜儀(yi) ；按分辨本領分為(wei) 高分辨、中分辨和低分辨質譜儀(yi) ；按工作原理分為(wei) 靜態儀(yi) 器和動態儀(yi) 器。

用法

分離和檢測不同同位素的儀(yi) 器。儀(yi) 器的主要裝置放在真空中。將物質氣化、電離成離子束，經電壓加速和聚焦，然後通過磁場電場區，不同質量的離子受到磁場電場的偏轉不同，聚焦在不同的位置，從(cong) 而獲得不同同位素的質量譜。質譜方法最早於(yu) 1913年由J.J.湯姆孫確定，以後經 F.W.阿斯頓等人改進完善。現代質譜儀(yi) 經過不斷改進，仍然利用電磁學原理，使離子束按荷質比分離。質譜儀(yi) 的性能指標是它的分辨率，如果質譜儀(yi) 恰能分辨質量m和m＋Δm，分辨率定義(yi) 為(wei) m／Δm。現代質譜儀(yi) 的分辨率達 105 ～106 量級，可測量原子質量精確到小數點後7位數字。

質譜儀(yi) 最重要的應用是分離同位素並測定它們(men) 的原子質量及相對豐(feng) 度。測定原子質量的精度超過化學測量方法，大約2／3以上的原子的精確質量是用質譜方法測定的。由於(yu) 質量和能量的當量關(guan) 係，由此可得到有關(guan) 核結構與(yu) 核結合能的知識。對於(yu) 可通過礦石中提取的放射性衰變產(chan) 物元素的分析測量，可確定礦石的地質年代。質譜方法還可用於(yu) 有機化學分析，特別是微量雜質分析，測量分子的分子量，為(wei) 確定化合物的分子式和分子結構提供可靠的依據。由於(yu) 化合物有著像指紋一樣的*質譜，質譜儀(yi) 在工業(ye) 生產(chan) 中也得到廣泛應用。

固體(ti) 火花源質譜：對高純材料進行雜質分析。可應用於(yu) 半導體(ti) 材料有色金屬、建材部門;氣體(ti) 同位素質譜：對穩定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar測定，可應用於(yu) 地質石油、醫學、環保、農(nong) 業(ye) 等部門。

有機質譜儀(yi)

有機質譜儀(yi) 基本工作原理：以電子轟擊或其他的方式使被測物質離子化，形成各種質荷比（m/e）的離子，然後利用電磁學原理使離子按不同的質荷比分離並測量各種離子的強度，從(cong) 而確定被測物質的分子量和結構。

有機質譜儀(yi) 主要用於(yu) 有機化合物的結構鑒定，它能提供化合物的分子量、元素組成以及官能團等結構信息。分為(wei) 四極杆質譜儀(yi) 、離子阱質譜儀(yi) 、飛行時間質譜儀(yi) 和磁質譜儀(yi) 等。

有機質譜儀(yi) 的發展很重要的方麵是與(yu) 各種聯用儀(yi) （氣相色譜、液相色譜、熱分析等）的使用。它的基本工作原理是：利用一種具有分離技術的儀(yi) 器，作為(wei) 質譜儀(yi) 的"進樣器"，將有機混合物分離成純組分進入質譜儀(yi) ，充分發揮質譜儀(yi) 的分析特長，為(wei) 每個(ge) 組分提供分子量和分子結構信息。

可廣泛用於(yu) 有機化學、生物學、地球化學、核工業(ye) 、材料科學、環境科學、醫學衛生、食品化學、石油化工等領域以及空間技術和公安工作等特種分析方麵。

無機質譜儀(yi)

無機質譜儀(yi) 與(yu) 有機質譜儀(yi) 工作原理不同的是物質離子化的方式不一樣，無機質譜儀(yi) 是以電感耦合高頻放電 (ICP)或其他的方式使被測物質離子化。

無機質譜儀(yi) 主要用於(yu) 無機元素微量分析和同位素分析等方麵。分為(wei) 火花源質譜儀(yi) 、離子探針質譜儀(yi) ，激光探針質譜儀(yi) 、電感耦合等離子體(ti) 質譜儀(yi) 。火花源質譜儀(yi) 不僅(jin) 可以進行固體(ti) 樣品的整體(ti) 分析，而且可以進行表麵和逐層分析甚至液體(ti) 分析；激光探針質譜儀(yi) 可進行表麵和縱深分析；

質譜分析法的特點是測試速度快，結果精確。廣泛用於(yu) 地質學、礦物學、地球化學、核工業(ye) 、材料科學、環境科學、醫學衛生、食品化學、石油化工等領域以及空間技術和公安工作等特種分析方麵。

同位素質譜儀(yi)

同位素質譜分析法的特點是測試速度快，結果精確，樣品用量少（微克量級）。能精確測定元素的同位素比值。廣泛用於(yu) 核科學，地質年代測定，同位素稀釋質譜分析，同位素示蹤分析。

離子探針

離子探針是用聚焦的一次離子束作為(wei) 微探針轟擊樣品表麵，測射出原子及分子的二次離子，在磁場中按質荷比（m/e）分開，可獲得材料微區質譜圖譜及離子圖像，再通過分析計算求得元素的定性和定量信息。測試前對不同種類的樣品須作不同製備，離子探針兼有電子探針、火花型質譜儀(yi) 的特點。可以探測電子探針顯微分析方法檢測極限以下的微量元素，研究其局部分布和偏析。可以作為(wei) 同位素分析。可以分析極薄表麵層和表麵吸附物，表麵分析時可以進行縱向的濃度分析。成像離子探針適用於(yu) 許多不同類型的樣品分析，包括金屬樣品、半導體(ti) 器件、非導體(ti) 樣品，如高聚物和玻璃產(chan) 品等。廣泛應用於(yu) 金屬、半導體(ti) 、催化劑、表麵、薄膜等領域中以及環保科學、空間科學和生物化學等研究部門。