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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)等幾大部分組成。
通常所說的質(zhì)譜分類是按照質(zhì)量分析器分類的，因為質(zhì)量分析器反應(yīng)了質(zhì)譜的分辨力，決定了質(zhì)譜的功能。離子源可以稱之為質(zhì)譜儀的“心臟”。因為只有樣品發(fā)生了離子化之后才能被質(zhì)譜檢測到，而離子源的作用就使被測樣品分子電離，并把離子匯聚成具有一定能量和幾何形狀的離子束。由于分析樣品的多樣性和分析要求的差異性，物質(zhì)電離的方法和原理也各不同，為滿足多方位的分析要求，產(chǎn)生了一系列電離方法。因此，在實際實驗過程中，我們需要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其電離的原理選擇合適的離子源進(jìn)行實驗。
質(zhì)譜儀常用的離子源五種為電子轟擊源（EI）、化學(xué)電離源（CI）、電噴霧電離源（ESI）、大氣壓化學(xué)電離源（APCI）和基質(zhì)輔助激光解吸電離源（MALDI）。那么我們配備的離子源的離子化原理及其適用的物質(zhì)究竟是怎樣的呢？
1，電子轟擊源（EI）：EI源是用在氣相色譜質(zhì)譜上的，是一種“硬電離”。EI源主要由電離室（離子盒）、燈絲、離子聚焦透鏡和一對磁極組成。其主要的工作原理是燈絲發(fā)射出具備70eV能量的電子，經(jīng)聚焦并在磁場作用下穿過離子化室到達(dá)收集極。此時進(jìn)入離子化室的樣品分子在一定能量電子的作用下發(fā)生電離，內(nèi)能較大的離子在與中性分子（如He）碰撞時能夠自發(fā)裂解產(chǎn)生更多的碎片離子。所有的離子被聚焦、加速聚焦成離子束進(jìn)入質(zhì)譜分析器。
對于大部分有機物來說，EI源的這種硬電離方式不僅可以看到母離子，而且可以看到很多碎片離子，便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。而且標(biāo)準(zhǔn)譜庫就是利用EI源在70eV的碰撞能量下轟擊已知的純有機化合物，電離后分子離子進(jìn)一步破碎產(chǎn)生豐富的碎片離子，形成具有豐富“指紋”信息的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，這些標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖存儲起來成為標(biāo)準(zhǔn)譜庫。我們在相同的碰撞能量下進(jìn)行實驗獲得的質(zhì)譜可以與標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行對比進(jìn)而對化合物進(jìn)行定性分析。
但是當(dāng)樣品分子穩(wěn)定性不高時，分子離子峰的強度弱，甚至沒有分子離子峰。當(dāng)樣品不能氣化或遇熱分解時，則更看不見分子離子峰。
適用物質(zhì)：可揮發(fā)的，熱穩(wěn)定的，沸點一般不超過500℃，分子量一般小于1000的有機物。
2，化學(xué)電離（CI）是一種軟電離技術(shù)，是分子和離子反應(yīng)的研究結(jié)果在分析化學(xué)中的直接應(yīng)用。CI始于20世紀(jì)50年代，產(chǎn)生的碎片很少，在分析化學(xué)中具有巨大的潛力。在化學(xué)電離過程中，電子首先轟擊試劑氣體以生成試劑離子。樣品分子隨后通過分子和離子反應(yīng)途徑被試劑離子電離。20世紀(jì)70年代被認(rèn)為是化學(xué)電離發(fā)展的一個里程碑。當(dāng)時，研究人員解決了化學(xué)電離需要在真空環(huán)境下工作這一缺點，使化學(xué)電離可以在大氣條件下工作。大氣化學(xué)電離從電暈放電提供能量，不需要真空環(huán)境，這大大增加了化學(xué)電離應(yīng)用的范圍，化學(xué)電離已被廣泛應(yīng)用于質(zhì)譜技術(shù)中。
3，電噴霧電離源（ESI）：ESI源一般是用于液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀器中，這種電離方式基本不產(chǎn)生碎片峰，故稱為軟電離。其主要的工作原理是：包裹著樣品的溶劑進(jìn)入電噴霧探頭，通過加著高壓的毛細(xì)管，高電壓使得液體表面帶上電荷，溶劑被周圍加熱的氮氣氣化從而揮發(fā)，隨著溶劑蒸發(fā)，溶劑表面的庫倫排斥力越來越大，引起液滴爆炸，最后生成單個離子進(jìn)入質(zhì)量分析器。
ESI源正是由于軟電離的方式，因此適合做分子量確認(rèn)。對于分子量大，穩(wěn)定性差的化合物，也不會在電離過程中發(fā)生分解，它適合于分析極性強的大分子有機化合物，如藥物、肽、糖等。它最大的特點就是可以生成多電荷離子，這樣，一個分子量為10000Da的分子若帶有10個電荷，則其質(zhì)荷比只有1000Da，進(jìn)入了一般質(zhì)譜儀可以分析的范圍之內(nèi)。但是ESI源要求待測樣品在溶液中必須能夠形成離子；流動相中緩沖鹽的種類和濃度對靈敏度均有顯著影響，因此流動相的選擇非常重要；基質(zhì)抑制現(xiàn)象較為明顯。
4，大氣壓化學(xué)電離源（APCI）：APCI是介于ESI和EI源之間的一種離子源，主要應(yīng)用于液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀中，其也是產(chǎn)生(M+H)+或(M-H)-等準(zhǔn)分子離子峰，幾乎不產(chǎn)生碎片。其主要的工作原理是：樣品流經(jīng)熱噴霧器，加熱器輔助樣品分子快速蒸發(fā)。電暈針持續(xù)放電使得源內(nèi)O2或N2分子電離，O2或N2離子將電荷轉(zhuǎn)移給溶劑分子，溶劑離子將電荷轉(zhuǎn)移給目標(biāo)分子，最終目標(biāo)離子進(jìn)入質(zhì)量分析器。
大氣壓化學(xué)電離源主要用來分析中等極性或低極性的小分子化合物。有些分析物由于結(jié)構(gòu)和極性方面的原因，用ESI不能產(chǎn)生足夠強的離子，可以采用APCI方式增加離子產(chǎn)率，可以認(rèn)為APCI是ESI的補充。APCI主要產(chǎn)生的是單電荷離子，所以分析的化合物分子量一般小于2000Da。用這種電離源得到的質(zhì)譜很少有碎片離子，主要是準(zhǔn)分子離子。
APCI源要求樣品要有一定的揮發(fā)性，要能夠進(jìn)行氣態(tài)離子化；熱不穩(wěn)定的化合物不能使用這種方式進(jìn)行測定。
5，基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）是一種質(zhì)譜軟電離技術(shù)，MALDI使用激光能量吸收基質(zhì)以最小碎片化的方式從大分子中產(chǎn)生離子。它已被廣泛用于測量生物大分子的分子量，例如肽、蛋白質(zhì)、核酸、聚合物的分子量分布以及低聚物分析。MALDI質(zhì)譜具有靈敏度高、適用范圍廣、操作簡單的特點。它將以小分子研究為主的傳統(tǒng)質(zhì)譜技術(shù)擴(kuò)展到分析高極性、不易揮發(fā)、熱不穩(wěn)定的樣品范圍。
對于熱敏化合物，如果將它們快速加熱，就可以防止它們被熱分解。MALDI技術(shù)與此原理類似：在一個很小的區(qū)域中，在很短的時間間隔（ns數(shù)量級）中，激光向目標(biāo)上的分析物提供高強度脈沖能量，使其在瞬間解吸并電離，而不會產(chǎn)生熱分解。MALDI是一種用于直接蒸發(fā)和電離非揮發(fā)性樣品的質(zhì)譜電離方法，但其電離機理尚不清晰。以固態(tài)形式形成離子有兩種可能性，且激光輻照只是一種簡單的釋放或通過激光誘導(dǎo)的離子分子反應(yīng)產(chǎn)生。
看完上述五種離子源的原理特點，知道在檢測時選擇正常的質(zhì)譜儀類型了吧。
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