质量分析器
质量分析器是依据不同方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开的仪器,是质谱仪的重要组成部件,位于离子源和检测器之间。质量分析仪器主要包括单聚焦质量分析器、双聚焦质量分析器 、四极杆质量分析器 、离子阱质量分析器、傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR) 以及飞行时间质量分析器(TOF)。词条对上述质量分析仪进行了详细介绍。
基本信息
- 中文名
质量分析器
- 外文名
mass analyzer
- 涉及学科
精密仪器
- 应用
质谱仪
- 基础
离子源
- 隶属
质谱仪
简介
质量分析器是质谱仪器的核心,由质量分析器的不同构成了不同种类的质谱仪器。是将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱的仪器。由于不同类型的质谱仪器有不同的原理、功能、指标、应用范围,还涉及到它们可能有不同的实验方法,因而有必要了解各种质谱分析器。
主要类型
主要分为
(1)单聚焦质量分析器
(2) 双聚焦质量分析器
(3)四极杆质量分析器
(4)离子阱质量分析器
(5)傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR)
(6)飞行时间质量分析器(TOF)
单聚焦质量分析器
单聚焦质量分析器其主要部件为一个一定半径的圆形管道,在其垂直方向上装有扇形磁铁,产生均匀、稳定磁场,从离子源射入的离子束在磁场作用下,由直线运动变成弧形运动。不同m/z的离子,运动曲线半径R不同,被质量分析器分开。由于出射狭缝和离子检测器的位置固定,即离子弧形运动的曲线半径R是固定的,故一般采用连续改变加速电压或磁场强度,使不同m/z的离子依次通过出射狭缝,以半径为R的弧形运动方式到达离子检测器,使离子从时间上被分开。
由式若固定加速电压U,连续改变磁场强度B,称为磁场扫描,则;若固定磁场强度B,连续改变加速电压U,称为电场扫描,则。无论磁场扫描或电场扫描,凡m/z相同的离子均能汇聚成为离子束,即方向聚焦。由于提高加速电压U仪器的分辨率得到提高,因而宜采用尽可能高的加速电压。当取U为定值时,通过磁场扫描,顺次记录下离子的m/z和相对强度,得到质谱图,单聚焦质量分析器结构简单,操作方便,但分辨率低。
双聚焦质量分析器
在单聚焦质量分析器中,离子源产生的离子由于在被加速初始能量不同,即速度不同,即使质荷比相同的离子,最后不能全部聚焦在检测器上,致使仪器分辨率不高。为了提高分辨率,通常采用双聚焦质量分析器,即在磁分析器之前加一个扇形电场。离子垂直进入扇形电场,受到与速度垂直方向的作用,改作圆周运动,当离子所受到的电场力与离子运动的离心力相平衡时,离子运动发生偏转的半径R与其质荷比m/z、运动速度v和静电场的电场强度E。当电场强度一定时,R取决于离子的速度或质荷比。因此,扇形电场是将质量相同而速度不同的离子分离聚焦,使得速度不合适的离子无法进入到进入磁场的狭缝中,即具有速度分离聚焦的作用。然后,经过狭缝进入磁分析器,再进行m/z方向聚焦。调节磁场强度(扫场),可使不同的离子束按质荷比顺序通过出口狭缝进入检测器。这种同时实现速度和方向双聚焦的分析器,称为双聚焦分析器。