质谱法

质谱法是一种用于确定物质或分子组成元素的分析技术。它还用于澄清分子的化学结构，例如肽和其他化合物。 质谱法的工作原理是基于化合物的置换来产生带电粒子并测量其质量与电荷的比值。 质谱法的过程是通过将样品放入仪器中来执行的，其中化合物以不同的方式电离（例如，用电子束将它们炸毁），形成带电离子。这些分子的质荷比是根据这些离子在电磁场中的运动计算得出的。

质谱仪由三个单元组成：将样品分子分解成离子的离子源。分析仪通过施加电磁场根据离子的质量对离子进行分类。以及用于测量数量指数值的检测器，从而提供数据以计算捕获离子的丰度。 质谱法具有定量和定性用途，包括识别未知化合物、确定分子中元素的同位素组成以及通过观察其片段来确定化合物的结构。它还用于定量样品中的化合物或研究气相中离子的化学性质（真空中离子和中性粒子的化学性质）。

质谱仪目前用于分析实验室，研究各种化合物的物理、化学和生物性质。 质谱仪是弗朗西斯·阿斯顿发明的一种设备，其工作原理是基于这样一个事实，即当带电粒子进入均匀磁场时，其方向垂直于它们的运动方向，它们采取半径与带电粒子质量成正比的圆形路径。使用该设备，可以测量质量与电荷的比率，并按此量将不同的粒子彼此分离，无论是原子、离子还是分子。 它允许测量电离原子的 q/m（其中 m 是离子的质量，q 是它的电荷）并确定原子的质量，光谱学在同位素研究中发挥了重要作用。

光谱仪由以下部分组成：

• 离子源
• 质量分析仪
• 探测器

以下示例显示了质谱仪的工作原理。让我们将氯化钠（食盐）样品放在离子的源头，离子蒸发（变成气体）并电离（变成带电分子）变成钠离子（Na+）和氯（Cl-）。钠原子和离子是质量等于 23 amu 的单一同位素。氯原子和离子有两种同位素，其质量大约等于 35 amu（自然可用性约为 25%）。光谱仪中的质量分析仪包含电场和磁场，这些电场和磁场对通过这些场的离子施加力。带电粒子在通过电场时可以增加或减少速度，而方向可以通过修改磁场来调整。离子路径的匝数大小与其质量与电荷之比有关。根据牛顿第二运动定律，由于磁力的作用，较轻的离子比较重的离子偏转得更多。质量分析仪产生的离子电流通过检测器，检测器记录每种离子的相对正常可用性。该信息用于确定所研究样品的组成元素的化学成分及其成分的同位素组成（比例为35Cl至37Cl）。