使用质谱，你必须了解的质谱基本构造

我们介绍了气质的基本原理，

并且提到质谱在气质中

只是作为气相的检测器来进行使用。

那么这一期

我们就以最常用的四极杆质谱为例

来介绍一下质谱的基本构造。

但是同学们，

无论你们在工作中遇到多么高大上的质谱

都不要太紧张，

因为质谱大体构造是基本相同的。

不过气质联用和质谱单独使用的不同点在于，

气质联用的使用前提是

气相色谱能够提供已分离

并且被气化的化合物分子，

从而被质谱识别和检测。

首先我们来了解一下质谱的构造，

质谱主要分成以下几个部分：

真空系统，离子源，质量分析器和检测器。

首先，我们来谈谈质谱为什么需要真空系统。

假设没有真空，

离子碎片从离子源运行到检测器的过程中，

就有可能会碰到氧气、氮气等气体分子，

它的运行轨道就会发生变化，

所以，我们需要保证质谱的真空状态，

来为离子提供一个足够长的无碰撞运行轨道。

现在回到质谱中，

既然质谱需要真空系统，

就会有一套支持真空环境的装置，

也就是真空泵。

在目前常用的气质中

我们使用的真空泵由机械泵和高真空泵两部分组成。

当质谱开机时，首先由机械泵工作

将质谱内部抽到一个相对低的真空度，

接下来高真空泵才会运行。

最终我们常用的质谱会在10-5torr托的真空度下工作。

接下来就是离子源，

离子源部分的主要作用是

将气化的化合物分子电离成带电荷的离子，

因为只有带电荷的离子才可以在质谱仪的场中运动。

目前市场上比较常用的离子源是

电子电离源也就是我们简称的EI，

和化学电离源也就是我们简称的CI。

然后是质量分析器，

它的主要作用是对带电荷的离子进行分析，

那么它的结构如何，

又是如何工作的呢？

以最常用的四级杆质量分析器来讲，

它是由四个导电杆组成，

从四极杆的截面上看，

四个杆分别位于正方形的四个角。

质谱仪会给四级杆加上电压，

通过电压的变化，

四级杆形成的电场可以让不同质荷比的离子通过。

那么通过当前给出的电压值，

就可以计算出当前通过的是什么质荷比的离子了。

而且由于电压变化很快，

所以可以让四级杆的电场变化非常快，

于是我们可以在很短的时间内

完成一次从低质荷比到高质荷比如850的扫描，

这样的一次扫描我们称为全扫描，

得到的是一张质谱图，

也就是俗称的棒状图。

质谱图在做定性分析的时候

可以提供非常多的离子碎片

来确定化合物的种类。

另外，因为它能够对几乎所有的化合物离子进行分析，

所以，我们会说质谱是一个通用型检测器。

接下来就是检测器部分。

检测器负责对从质量分析器中通过的离子进行响应，

它主要由两个部分组成：

高能打拿极和电子倍增器。

其中，高能打拿极的作用是将带电荷的离子置换成电子，

而电子倍增器会对轰击出的电子进行放大，

变成软件能够识别的电信号。

于是就出现了我们看见的总离子流图

和质谱图的纵坐标也就是丰度。

好了，到这里主要的质谱硬件和原理就给大家介绍完了，

在后面的课程中，

我们还会陆续推出关于离子源、质量分析器、

检测器等等质谱各部件的详细介绍