第2021024期彩報(bào)介紹了質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造與工作原理。質(zhì)譜儀主要由進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其工作原理為：樣品通過進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)入離子源，被電離成帶電粒子；隨后，這些離子在電場或磁場作用下，根據(jù)質(zhì)荷比（m/z）不同發(fā)生偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)分離；分離后的離子被檢測器捕獲并轉(zhuǎn)化為電信號；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析這些信號，繪制出質(zhì)譜圖，從而實(shí)現(xiàn)對樣品成分的分析與鑒定。

質(zhì)譜儀的精密構(gòu)造與工作原理解析

質(zhì)譜儀作為現(xiàn)代分析科學(xué)中的重要工具，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，其卓越的定性和定量分析能力，使得質(zhì)譜儀成為研究復(fù)雜物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成不可或缺的設(shè)備，本文將詳細(xì)解析質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造及其工作原理，幫助讀者深入了解這一精密儀器的奧秘。

質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造

質(zhì)譜儀通常由六大核心部分組成：真空系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析儀、離子檢測器以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這些部分相互協(xié)作，共同完成了從樣品引入到離子檢測的全過程。

1. 真空系統(tǒng)

質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)是確保儀器正常工作的基礎(chǔ)，由于質(zhì)譜分析過程中，離子源、質(zhì)量分析儀和檢測器必須處于高真空狀態(tài)，以避免離子散射和不必要的離子碰撞引起的能量變化，降低背景效應(yīng)和記憶效應(yīng)，高質(zhì)量的真空泵是質(zhì)譜儀正常工作的必要保證，一般質(zhì)譜儀的高真空系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)泵和擴(kuò)散泵串聯(lián)組合而成，部分高端儀器采用分子泵以獲得更高的真空度。

2. 取樣系統(tǒng)

取樣系統(tǒng)負(fù)責(zé)將樣品有效地、重復(fù)地引入離子源之中，而不引起真空度的降低，常用的取樣系統(tǒng)分為兩大類：直接取樣和色譜耦合取樣，直接取樣適用于揮發(fā)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的樣品，而色譜耦合取樣則適用于復(fù)雜混合物或需要預(yù)分離的樣品，通過精確控制取樣過程，可以確保樣品在引入離子源前保持其原有的化學(xué)性質(zhì)和物理狀態(tài)。

3. 離子源

離子源是質(zhì)譜儀的核心部件，其作用是將樣品電離產(chǎn)生帶電粒子束，常用的離子源包括電子轟擊源、化學(xué)電離源、快原子轟擊源、激光電離源和電噴霧離子源等，這些離子源采用不同的電離路徑，適用于不同的樣品電離需求，電子轟擊源通過電子束直接轟擊樣品分子，使其電離并產(chǎn)生碎片離子和分子離子；而化學(xué)電離源則通過試劑氣體分子與樣品分子反應(yīng)，生成活性反應(yīng)離子，從而實(shí)現(xiàn)樣品的電離。

4. 質(zhì)量分析儀

質(zhì)量分析儀是質(zhì)譜儀中用于分離和檢測離子的關(guān)鍵部件，根據(jù)質(zhì)荷比（m/z）的不同，質(zhì)量分析儀將離子源中產(chǎn)生的離子進(jìn)行分離，常見的質(zhì)量分析儀包括磁分析儀（單焦點(diǎn)和雙焦點(diǎn)）、飛行時(shí)間分析儀、四極桿質(zhì)量分析儀、離子阱分析儀和離子回旋共振分析儀等，不同類型的質(zhì)譜儀間的主要區(qū)別通常在于離子源和質(zhì)量分析儀的選擇，單焦點(diǎn)質(zhì)量分析儀利用磁場使離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)離子的分離；而四極桿質(zhì)量分析儀則通過射頻場和直流電場的組合，使具有特定質(zhì)荷比的離子沿軸向穩(wěn)定運(yùn)動并到達(dá)檢測器。

5. 離子檢測器

離子檢測器負(fù)責(zé)接收質(zhì)量分析儀分離出的離子，并將其轉(zhuǎn)化為可測量的電信號，常用的離子檢測器包括電子倍增器和微通道板檢測器，這些檢測器具有極高的靈敏度和響應(yīng)速度，能夠?qū)⑽⑷醯碾x子信號放大成強(qiáng)電信號，以滿足顯示、記錄和數(shù)據(jù)處理的需要。

6. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是質(zhì)譜儀的“大腦”，負(fù)責(zé)整個(gè)儀器的自動化控制和數(shù)據(jù)處理，通過預(yù)設(shè)的程序和算法，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對取樣、電離、質(zhì)量分析和離子檢測等過程的精確控制，并自動處理和分析檢測數(shù)據(jù)，生成所需的質(zhì)譜圖和分析結(jié)果。