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四极质谱分析仪

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四极质谱分析仪相关的论坛

  • 实验室分析仪器--质谱仪四极杆质量分析器结构及原理

    四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用

  • 实验室分析仪器--质谱仪四极杆质量分析器结构及原理

    四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用

  • 【在线分析知识普及】说说在线分析仪四…仪器分类(收集)

    四、在线分析仪分类(欢迎各位专家跟贴发表自己看法,我是信口而说,希望能起到抛砖引玉的作用)在线分析仪的分类比较复杂,我只能采取检测方法和使用领域来进行简单的分类;第一类:电化学类:它包括氧化锆、燃料电池、电解池。其它我将并入水质分析和工业分析中啦;第二类:热导式分析仪;第三类:顺磁式分析仪,它包括热磁式、磁机式、磁压式检测器;第四类:光谱分析仪,包括红外、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]、原子发射;第五类:在线色谱分析仪,包括在线色谱,在线总碳、在线色…光联用;第六类:在线质谱类,它包括在线质谱、在线色谱…质谱联用;第七类:在线射线分析仪,它包括荧光、微波、核幅射检测;第八类:微量水分析仪,它包括电容、电解、冷镜、激光等几种检测方法;第九类:报警仪类;第十类:水质分析和工业分析仪类。它包括各种含硫分析仪、PH计、电导率、浊度和、物性等等分析;好在大部分仪器和检测器我都有,有时间将仪器和检测器图片发上来,与大家共同分享一下。五、分析仪器的基本电路

  • 【求购】求购美国INFICON公司的HAPSITE便携式气相色谱/质谱分析仪,我在广州的一个分析测试中心

    我欲寻求一台可以测试大气中VOC如苯系物的美国INFICON公司的HAPSITE便携式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]/质谱分析仪。我在广州的一个分析测试中心,主要测试企业工厂(如鞋厂,家具厂,印刷厂)排放的VOC 如苯系物等。检测器可以为FID、ECD或PID检测器。我的邮箱是[email]sannywen@126.com[/email].如果有意的厂商或代理可以先将HAPSITE便携式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]/质谱分析仪的资料,技术手册发到我邮箱,或者直接将您的产品资料和电话留在帖子上。急需,谢谢!最好是[size=3][font=宋体]美国[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']INFICON[/font][/size][size=3][font=宋体]公司生产[/font][/size]HAPSITE便携式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]/质谱分析仪。

  • 请教关于气相质谱色谱分析仪选择的问题

    我们课题组打算在将来做燃烧过程分析,主要就是在一个燃烧室里,点燃气体,然后进行探针采样获取气体成分定性和定量分析。但不知道该如何选择仪器,想请各位前辈指点一下。1、质谱色谱联用的分析是不是只能分析稳定的物质,而不能分析反应的中间产物比如OH自由基这些?2、一般的分析仪是否会配备或者定制采样设备,比如安装在燃烧室壁面上的探针。3、分析仪体积的大小一般在什么规格?我看有的分析仪跟橱柜一样,有的跟电脑机箱一样,我们需要的可能是小巧一点的。4、像我需要的这种能够分析多种燃烧产物的(含碳数一般在5以下)分析仪,我应该选择什么样的分析仪?一般是什么价位?由于时间紧急,所以问得也比较小白一些,还希望各位前辈不吝赐教。

  • 如何看质谱分析仪器的质谱图?

    如何看质谱分析仪器的质谱图?

    质谱仪器分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法.以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标,离子质荷比为横坐标所作的条状图,就是我们常见的[b]质谱图[/b].如何看质谱分析仪器的质谱图? [img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906281051422430_2197_2736_3.jpg!w690x517.jpg[/img]

  • 质谱中常见的四种质量分析器有哪些?

    质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器。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。[align=center][url=https://www.antpedia.com/batch.download.php?aid=269216][img]https://i3.antpedia.com/attachments/2020/03/105659_202003201526121.jpg[/img][/url][/align]  常见的质量分析仪器包括四极杆质量分析器 、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)。  四极杆质谱分析器是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]-质谱( GC/MS)和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]-质谱(LC/MS) 联用仪中,四极杆是最常用的质量分析器之一。  离子阱质量分析器具有灵敏度高、质量范围大、结构简单、可实现多级串联质谱MSn等优点。  飞行时间质谱计检测离子的质荷比是没有上限的,这就特别适合于生物大分子的测定。  傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR)的分辨率极高,远远超过其它质谱分析器,可完成多级(时间上)串联质谱的操作,可采用各种电离方式,便于与色谱仪联机;具有灵敏度高、质量范围宽、速度快、性能可靠等优点

  • 【有奖讨论】原子光/质谱分析仪器之前处理调查

    如题,原子光/质谱分析仪器用于无机元素的检测,其前处理方式有相同的地方,欢迎ICP-MS版面板油参与讨论,积分奖励哦。http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20101205/2977424/http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09505.gif

  • 新型化学分析仪器——质谱仪(Mass Spectrometer)

    新型化学分析仪器——质谱仪(Mass Spectrometer)新型化学分析仪器——质谱仪(Mass Spectrometer)是一种具有创新性的技术,它在化学领域的研究和应用中起到了重要的作用。质谱仪采用了先进的技术和方法,可以对化学样品进行精确的分析和鉴定,为科学家们提供了更为准确和可靠的数据。质谱仪的创新之处在于其结合了质量分析和光谱分析的原理,实现了对化学样品的高灵敏度和高分辨率的测量。传统的化学分析仪器往往只能提供宏观的化学数据,而质谱仪通过将样品中的分子离子化并分离,可以实现对各种化学物质的定性和定量分析。这种高灵敏度和高分辨率的分析能力能够更加准确地了解化学样品的组成和结构,提供了更为详细和全面的信息。质谱仪在前处理合计数方面也进行了改进和优化。传统的化学分析仪器在前处理过程中往往需要复杂的操作和多个步骤,容易出现误差和不确定性。而质谱仪通过引入自动化和智能化的前处理系统,可以实现对样品的快速处理和准确计数。这不仅提高了分析的效率,还减少了人为因素对结果的影响,提高了分析的精确度和可靠性。作为一名北化学子,我有幸在实验室中使用了质谱仪,这是一种非常先进的仪器,可以用于分析物质的组成和结构。在使用质谱仪的过程中,我有了一些真实的使用心得。首先,质谱仪的操作相对复杂,需要一定的技术和经验。在使用之前,我们需要对仪器进行详细的了解,并且掌握基本的操作方法。这包括样品的准备、仪器的开机、参数的设置等等。只有熟练掌握了这些基本操作,才能更好地使用质谱仪进行分析。其次,质谱仪的结果需要进行正确的解读和分析。质谱仪可以提供非常详细的分析结果,包括物质的分子量、分子结构、相对丰度等等。然而,这些结果并不是直接给出的,而是需要我们进行解读和分析。在解读结果时,我们需要结合样品的特性和实验的目的,进行合理的判断和推理。只有正确地解读结果,才能得到准确的分析结论。再次,质谱仪在实验中的应用非常广泛。质谱仪可以用于分析各种不同类型的样品,包括有机物、无机物、生物样品等等。它可以用于分析样品的成分、结构、质量等等。这使得质谱仪成为化学研究和实验的重要工具。在我的实验中,我使用质谱仪进行了有机物的分析,得到了非常有价值的结果。最后,质谱仪的使用需要注意安全。质谱仪在操作过程中会产生一些有害物质,如有机溶剂的蒸气、气体等等。因此,在使用质谱仪时,我们需要佩戴适当的防护设备,如手套、护目镜等等。同时,我们也需要注意仪器的维护和保养,确保仪器的正常运行和安全使用。质谱仪在化学领域的研究和应用中取得了重要的成果。例如,在药物研究中,质谱仪可以帮助科学家们快速鉴定和定量分析药物中的活性成分和杂质,从而保证药物的质量和安全性。在环境监测中,质谱仪可以实时监测空气、水和土壤中的各种有机和无机污染物,为环境保护和治理提供有力支持。此外,质谱仪还可以应用于食品安全、生物医学等领域,实现对各种化学样品的快速分析和鉴定。质谱仪作为一种新型化学分析仪器,具有创新性的技术和方法。它通过高灵敏度和高分辨率的分析,实现了对化学样品的精确鉴定和分析。在前处理合计数方面的改进,使得分析结果更加准确和可靠。研究成果在化学领域的应用广泛,为科学家们的研究和实践提供了重要的支持。在使用质谱仪时,我们需要掌握基本的操作方法,正确解读结果,并注意安全。通过使用质谱仪,我们可以更好地进行化学研究和实验,为科学的发展做出贡献。

  • 实验室分析仪器--质谱分析词汇- 选定离子的监测(SIM)

    也称为选定离子的记录(SIR) 也可参阅四级杆和扫描。在四级杆上,能够调节DC和RF电压设置,仅让一个带电颗粒通过(单质荷比)到达检测器。结果噪音显著减少,当灵敏度显著增加时,出现信号(此m/z的所有颗粒始终被检测),这完全以检测不到混合物中的其它质荷比的颗粒为代价。热喷雾虽然文献报道这种类型的接口已有一段时间,但是直到1980年代早期才普及。Vestal和Blakely应值得赞赏,因为他们在LC和MS之间首次建立了实际可行,完全商业化的接口技术。大约流速1mL/min的LC溶剂在探针中,被加热(绝缘管大约1-2英尺长,75-150微米的内径),形成的蒸汽喷入质谱仪。质谱仪中的气溶胶液滴被进一步去溶剂,形成离子,进入分析器(以适合的角度喷射),会受到透镜电压的影响。

  • 实验室分析仪器--质谱仪其他类型的电离技术及原理

    [b]1、激光电离技术[/b]具有一定能量的激光束轰击样品靶,实现样品蒸发和电离,即激光电离(laser ionization,L电离的概率取决于激光脉冲的宽度和能量。当选择单色光激光器作为电离源,可进行样品微区分析,样品的最小微区分析区域与激光的波长有关。分析灵敏度在10量级,分析深度为0.5um,空间分辨率1~5um。随着激光束的不断改进,剖析深度可以达到几十微米,配备数字处理系统,还可得到样品的三维离子分布图。激光电离飞行时间质谱仪就是一种典型的使用激光电离技术的质谱分析仪器。从脉冲激光束开始照射样品,到质谱分析的完成,时间很短,分析效率极高。现在,随着激光技术的快速发展和激光发生器生产成本的降低,激光电离技术已越来越多地用在不同类型的质谱仪上,得到广泛应用。[b]2、激光共振电离技术[/b]激光共振电离(laser resonance ionization,LRI)是20世纪70年代发展起来的激光电离的另一种形式,基本原理是基于每种元素的原子都具有自己确定的能级,即基态和激发态。量子力学揭示这些能级是分离而不是连续的。当某一个处于基态的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]了激光特定能量的光子,跃迁到激发态能级,便实现了共振激发。处于激发态的原子如能再吸收光子,只要两次吸收的光子能量之和大于该原子的电离能,即可使该原子电离,这一过程称为 LRI LRI的基本特征是:对被激发的元素具有非常强的选择性。LRI与质技术相结合组成的激光共振电离质谱仪(laser resonance ionization mass spectrometry,LRIMS)是20世纪后期发展起来的一种新型质谱技术,能够有效地排除其他同位素质谱测量过程中难以克服的同质异位素干扰,灵敏度、丰度灵敏度高,适合核反应过程中的低产额裂变核素测量,也为地球化学、宇宙化学研究中的稀有核素分析提供强有力的支持。Mainz大学使用该技术测量了Ca、u、Np等元素,对Ca的探测限达到10[sup]6[/sup]个原子。曼彻斯特大学采用冷端富集与激光脉冲电离方式实现了惰性气体的高灵敏度分析,对[sup]132[/sup]xe的探测限达到1000个原子

  • 实验分析仪器--有机质谱的分类与应用

    有机质谱主要用于各种有机化合物的结构分析,它提供了有机化合物最直观的特征信息,即分子量及官能团碎片结构信息。在某些条件下,这些信息足以确定一个有机化合物的结构。此外,在高分辨条件下,将质谱信号通过计算机运算,还可以获知其元素组成。目前,有机质谱根据质量分析器工作原理主要分为四极杆质谱、离子阱质谱、飞行时间质谱及傅里叶变换离子回旋共振质谱,其中四极杆质谱及离子阴质谱为低分辨质谱,而飞行时间质谱及傅里叶变换离子回旋共振质谱为高分辨质谱;另外按照联用技术划分主要分为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]-质谱、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]-质谱、毛细管电泳-质谱及芯片质谱等。关于质谱质量分析器及联用技术的原理及特点等在后文有详细介绍,在此不一一赘述。有机质谱分析虽起步较晚,但发展十分迅速。由于与分离型仪器([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url])联用的成功,质谱已成为复杂混合物(包括天然产物、食品、药物、代谢产物、污染物等)成分分析的最有效工具。这些混合物的组分可多至数百个甚至上千个,含量也千差万别,用其他方法分析一般耗时耗力,有时则根本不可能进行。而用色谱-质谱联用法则可在较短的时间内对这些组分进行定性和定量分析。结合裂解方法,色谱-质谱联用甚至可以分析高分子样品的成分。20世纪80年代中期出现的电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI),这两种常压离子化电离技术所具有的高灵敏度和高质量检测范围使得在fmol(10[sup]-15[/sup]mol)乃至amol(10[sup]-18[/sup]mol)水平检测分子量高达几十万的生物大分子成为可能,从而开拓了有机质谱一个崭新的领域——生物质谱,促使质谱技术在生命科学领域获得广泛应用和发展。目前,有机质谱法应用于生物化学、生物医学领域的研究工作已成为质谱学发展的热点。用质谱技术分析核糖、核酸、多肽、蛋白质方面的许多成功的研究工作,都标志着它作为一种生化分析方法将占据重要的地位。此外,用质谱技术应用于医学疾病诊断及在法庭科学中的微量甚至痕量样品分析的研究工作也日趋显著。近年来,由于常压离子化技术的发展,有机质谱可直接分析气态、液态、胶体、组织等复杂基体样品,其应用得到了进一步的拓展

  • 【为国庆60周年献礼--国产仪器1】我国首款产业化的宽压力范围取样过程气体质谱分析仪

    专题系列:【为国庆60周献礼】为国庆60周献礼,为仪器100年喝彩!http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090921/2118516/国产仪器1:[size=4][color=#DC143C]我国首款产业化的宽压力范围取样过程气体质谱分析仪[/color][/size]舜宇恒平推出国产全自动在线过程气体质谱分析仪日前,由上海舜宇恒平科学仪器有限公司推出了自主创新开发的全自动在线过程气体质谱分析仪——SHP8400 PMS。这是我国首款产业化的宽压力范围取样过程气体质谱分析仪,标志着我国在在线质谱仪的开发和生产制造方面迈出了一大步。该产品主要针对生物制药、石油化工、钢铁冶炼、真空/冷媒检漏等多个生产过程提供实时分析数据,以优化生产工艺,提高生产效率 同时,可以对环境监测中的水污染、空气污染等进行动态、快速分析。SHP8400 PMS(Process Mass Spectrometer)系统包含在线气体处理装置、多通道进样装置、质谱分析器和全中文的过程气体分析软件。凭借着在质谱仪设计、生产、调试等方面丰富的人才资源和多年在分析仪器制造行业积攒的经验,该款仪器完全从客户角度出发,无论硬件还是软件方面都充分考虑到了在线分析的具体需求,更提供量身订制服务。多通道在线气体处理装置在保证样气真实和传输快速的基础上具备除尘、除湿、控压控温等功能,确保在线分析系统长期运行的安全性和可靠性。由权威检测机构提供的测试报告显示,SHP8400 PMS的分辨力、检出限、灵敏度等性能指标完全能符合在线分析的苛刻要求。

  • 【资料】对于不同类型质谱分析仪的比较(English)

    本资料对各种类型的质谱分析仪的原理进行总结并且列出了它们各自的优缺点,因此希望本资料对各位选购质谱有所帮助[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=87707]Summary of the characteristics of different mass analyzers[/url]

  • 质谱仪分析速度-四级杆质量分析器离子碎片通量及通过速度问题

    想请教一下各位大神,关于质谱仪的四级杆质量分析器,一般情况下允许同时通过质量分析器的离子碎片的量或者说个数是多少呢?同时通过的离子碎片会不会发生碰撞导致撞到四级杆上造成损失?如果提高离子碎片通过四级杆的通量和速度,是不是能提高质谱的分析速度呢

  • 实验室分析仪器--质谱仪器介绍

    汤姆逊的学生阿斯顿(Aston)出色地继承了汤姆逊所开创的质谱学成就,设计、制造了一台分辨率达到130的磁分析器。阿斯顿利用这台及其后来改进型的质谱仪进行了一系列开创性工作。他确认了汤姆逊发现的氖两个稳定同位素20Ne和22Ne的存在。同时,通过测量氯的两种同位素丰度,计算氯的原子量,成功地解释了当时用化学法测量的氯原子量不靠近整数的原因。此后,他又测量了数十种元素同位素的自然丰度。由于用质谱法测量同位素丰度的杰出贡献,阿斯顿率先用质谱分析方法敲开了诺贝尔化学奖大门,荣获了1922年诺贝尔化学奖。几乎在同一时期,加拿大人德姆颇斯特(Dempster)也在进行着类似的研究,与汤姆逊的工作不同的是,他所建立的质谱仪器使用半圆形的均匀磁场,具有方向聚焦性质,分辨率达到100。 Dempster利用他所建立的仪器开展了与汤姆逊类似的开创性研究,发现并测量了一些元素的同位素丰度。这时的质谱仪局限于单聚焦质量分析器,对方向聚焦发散的离子是借助一组或两组狭窄的准直缝隙来抑制;而对能量分散的离子,采用在分析管道末端增加能量过滤器的方法来阻挡损失能量的离子,借以提高分析器的分辨率。然而,实施这些措施提高的分辨率是以灵敏度的损失为代价换取的。为了既能提高分析器的分辨率,又不损失灵敏度,质谱专家们发现:可以借助当时离子光学理论方面的成就,对同一台质谱仪器实现方向和速度双聚焦。从而弥补了方向、能量发散离子的损失,使其重新得到聚焦,增加离子束的强度,既提高了灵敏度,又提高了仪器分辨率。第一台双聚焦仪器由 Dempster在1935年制造;事隔一年后, Bainbridge和 Jordan制造了第二台。几乎在相同时期, Mattauch研制了一台性能更加完善的双聚焦质谱仪,这台仪器具有特殊的离子光学系统,能够为分析管道内的所有离子提供双聚焦,并把全部质谱同时记录在平面型的照相干板上。该分析器与火花放电电离离子源相结合,成为后来无机成分分析的主要工具,即火花源质谱仪的雏形。火花源质谱仪在当时是超纯物质和痕量杂质测量不可替代的工具,在相当长的一段时间,有效地配合新兴材料的研制,对冶金、电子、半导体工业的发展起了催化剂的作用。然而,当时Mattauch等人制造的双聚焦质谱仪的磁分析器采用的是Dempster设计的具有180°偏转方向聚焦的分析器。这种分析器的分辨率依赖于离子运动轨迹的曲率半径,有限的磁铁体积直接制约分辨率的提高。因此,Nier在1940年采用60°契形磁铁,建造了具有60°偏转方向的扇形磁式气体质谱仪(GMS)。该仪器与前者相比,在具有相同聚焦性能的条件下,体积小重量轻,被多家实验室和仪器厂商所采纳。作为一名物理学家,Nier运用质谱技术,不但对自然界稳定同位素研究做出了重要贡献,也是同位素地球化学和同位素宇宙学研究的先驱;他通过对真空系统和电子学的改进,并结合离子能量发散小的Nier型的电子轰击离子源,使得质谱仪的分辨率进一步提高。热电离离子源的设计及其与磁分析器组合建造的热电离质谱仪主要是为了适应液态样品分析,分辨率为300~500,与GM大致相当。这两种仪器是目前同位素分析的主要设备。自20世纪50年代初开始,质谱仪器进一步改进,主要是为了适应有机化学分析任务的需求。由于化学工业和石油工业的发展,众多的课题依赖于有机元素及其化合物、衍生物的精确分析来解决。当时已有的色谱、红外光谱等分析方法不能满足日益增多的分析任务的需要。质谱分析方法在同位素分析中的成功应用,给人们在有机化学中采用质谱技术提供了借鉴。众所周知,有机物质种类多、结构复杂,同类物质的质量数彼此相互接近,电离后产生的谱线难以鉴别。因此,有机物的成分分析完全不同于同位素和无机物分析,它要求仪器的分辨率高,动态范围宽,扫描速度快。显然,单纯具有磁分析器的质谱仪器很难满足当时的分析任务需求。自1953年至1955年间,由Paul和 Steinwedel等人开发的四极质谱仪采用四极杆“滤质器”作为分析器。这种非磁性质谱仪具有一系列显著优点,体积小,重量轻,扫描速度快,响应时间短,不存在聚焦和色散等复杂问题,可进行快速质量扫描和成分分析。事实上,四极杆质谱仪与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联合,组成的色质联用仪器([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]GC-MS[/color][/url])成为后来化工、生化、药物、环境和食品分析的不可替代工具;由两台或三台四极质谱仪组合成的串联质谱仪是分子动力学研究的主要仪器。由于四极质量分析器有上述优点和辉煌业绩,20世纪80年代研制的辉光放电质谱仪(GDMS)和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]电感耦合等离子体质谱仪[/color][/url]([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url])等无机质谱仪器也首选四极杆“滤质器”作为质量分析器。这些仪器的诞生和使用,为无机元素和无机成分分析开辟了新的途径,把无机质谱分析法推向更高水平。随着二次离子质谱仪的诞生、发展和成熟,出现了由不同分析器与二次离子源组成的四极杆二次离子质谱仪(Q-SIMS)、双聚焦二次离子质谱仪(DF-SIMS)和飞行时间二次离子质谱仪(tOF-SMS)。它们以其高质量分辨率、高检测灵敏度、低检测极限,为无机质谱增加了杂质深度分析、三维离子图像处理及微区元素和同位素测量能力。这里提到的飞行时间分析器(TOF)的工作原理,即受同一电脉冲激发的离子,具有相同的能量。当这些离子通过无场真空区时,按照动力学原理,飞行速度与其质量的平方根成反比。不同质量的离子从离子源抵达接收器的时间不同,因此,可以根据抵达接收器的时间对离子进行排序和测量。早期从事飞行时间分析器研究的是W.R.Smythe及其同事,他们制造的飞行时间质谱仪是历史上第一台动态质谱仪器。随着脉冲技术的改进和制作工艺的提高, Cameron和Eggers实现了直线脉冲飞行时间实验,W.C.Wiley等人完成了现代商品飞行时间质谱仪的雏形。如今,飞行时间分析器的分辨本领已从最初的不足100上升到目前的几千乃至上万。飞行时间分析器与二次离子电离源、激光电离源、激光共振电离源相结合构成的二次离子飞行时间质谱仪、激光电离飞行时间质谱仪和激光共振电离飞行时间质谱仪等仪器的灵敏度和分辨本领高,动态范围宽,可进行微区原位分析、表层和深度分析以及成像,能够提供多种信息诞生于1956年的世界第一台静态真空质谱仪(SVMS)是专为稀有气体分析设计、制造的。它的离子源、分析器工作原理与动态真空质谱仪基本相同。所不同的是当仪器进行样品分析时,将动态抽气系统与分析系统阻断,使离子源、分析室和接收器真空度处于基本恒定、静态环境下工作,从而减少了分析用样量。与动态真空质谱仪相比,提高灵敏度大约1~2个数量级,有利于对稀有气体进行测量。早期串联分析器在质谱仪器的发展历史和分析工作中所扮演的角色是不可替代的。20世纪60~70年代,两级、三级或四级串联质谱仪成为高丰度灵敏度测量的主要仪器,在欧美主要同位素质谱实验室广为使用。通常由两个、三个或四个相同的磁、电分析器串联而成,根据串联分析器的离子偏转轨迹不同,可分为C形结构或S形结构。这些类型的分析器能有效阻止强离子束在分析管道传输过程中与管道内残存气体发生弹性或非弹性碰撞生成的散射的中性粒子或带电粒子进入接收器,并因此提高了丰度灵敏度。但由于这种设备大而复杂,造价昂贵,操作技术要求高,逐渐被具有良好聚焦性能、超高真空度的磁电分析器所替代,用于同位素或无机元素质谱分析。加速器质谱仪(accelerator mass spectrometry AMS)始于20世纪70年代末。它是基于离子加速器、探测器与质谱分析相结合产生的一种高能质谱仪。测量的离子能量高达兆电子伏特(MeV),克服了传统质谱分析时的分子本底和同量异位素干扰,丰度灵敏度可达10-16,是长寿命核素测量的最佳设备,成为同位素质谱大家族的特殊成员。现代质谱仪种类增加和性能提高得益于现代离子光学理论、电物理理论的成就和电子学技术、电真空技术、机械加工技术的提高。激光技术,特别是飞秒激光技术与新兴材料在仪器研制中的应用,渴望诞生高性能同位素质谱仪和无机质谱仪

  • 【讨论】第三届在线分析仪器发展论坛:在线质谱仪技术发展现状

    2010年11月1日,由中国仪器仪表学会分析仪器分会与北京雄鹰国际展览有限公司联合主办的“第三届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会”在北京国际会议中心隆重召开。来自中石油、中石化、中海油、煤化工、中化集团等下属企业及市政环保等用户及厂商代表400余人参加了本次论坛。仪器信息网作为特约媒体应邀参加了本次会议。过程/在线质谱仪的应用  过程质谱仪根据质谱定性定量的原理对工业过程进行在线监测,在多个行业有着广泛的应用前景。在本分会场上,上海舜宇恒平科学仪器有限公司、赛默飞世尔科技(中国)有限公司分别探讨了过程质谱仪的研发及应用状况。  上海舜宇恒平科学仪器有限公司黄晓晶女士以“国产过程质谱仪的应用”为题,介绍了过程质谱仪应用领域,阐述了国产过程质谱仪的发展机会与发展现状。  在报告中,黄晓晶女士通过列举应用实例,阐明过程质谱仪依据其自动化程度高,测量范围广,分析速度快,仪器稳定性、可靠性好等特点,在石化行业广泛应用,使企业节省了原料及能源,提高了生产效率,增加了经济效益。过程质谱仪在石化行业应用的领域包括:乙烯裂解炉,环氧乙烷/乙二醇,催化剂活性评价,烯烃生产以及合成氨、甲醇装置等一些反应剧烈,需要进行快速在线分析的场合。  关于国产过程质谱仪的发展状况,她表示,国外过程质谱仪“单机价格昂贵”、“售后服务成本高”、“定制服务可行性差”等方面的问题为国产过程质谱仪的发展提供了机会。  2009 年,上海舜宇恒平科学仪器有限公司整合多方技术优势,推出了SHP8400 过程气体质谱分析仪。该款仪器打破了进口过程质谱仪的市场垄断,填补了我国在该项技术的空白。此仪器一经推向市场,即受到各方面的广泛关注。该仪器采用多通旋转阀和电磁阀为进样系统,检测系统采用四极杆质量分析器和电子轰击型离子源,检测器有法拉第筒和电子倍增器两种。该仪器优异的性价比使其在石化行业的应用极具潜力。  “大力发展过程质谱仪的国产化,努力提升过程质谱仪的性价比,开拓其在石化行业的应用具有十分重要的意义”,黄晓晶女士在其报告最后指出。http://bimg.instrument.com.cn/lib/editor/UploadFile/201011/2010112185823320.jpg上海舜宇恒平科学仪器有限公司黄晓晶女士  赛默飞世尔科技(中国)有限公司王清华先生则介绍了在线质谱仪的主要应用情况。其在报告中详细介绍了赛默飞世尔科技推出的Prima/Sentinel PRO、Prima dB、APIX dB/Quattro系列在线质谱仪的工作原理、仪器性能及应用领域。该系列仪器在化工、制药、钢铁冶炼、环境监测等领域得到广泛的应用。http://bimg.instrument.com.cn/lib/editor/UploadFile/201011/2010112185839882.jpg赛默飞世尔科技(中国)有限公司王清华先生详细资讯:http://www.instrument.com.cn/news/20101102/050146.shtml

  • 【短讯】四极质谱核心部件-高精度四极质量分析器通过验收

    记者近日从中国工程物理研究院机械制造工艺研究所获悉,被列入科技部首批国家重大科学仪器设备开发专项的《高精度四极质量分析器工程化研制与应用》项目,日前通过项目初步验收。  质谱仪是以电子轰击或其他的方式使被测物质离子化,形成各种质荷比(m/e)的离子,再利用电磁学原理使离子按不同的质荷比分离后,测量各种离子强度,确定被测物质的分子量和结构的科学仪器。四极质谱仪具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快、分离和鉴定同时进行等优点,广泛应用于化工、环境、能源、医药、生命科学、材料科学等各领域。而四极质量分析器是四极质谱仪的核心部件,此前完全依赖进口,国产高端四极质谱仪一直处于“空心化”状态。  2011年,中物院机械制造工艺研究所牵头,联合复旦大学、北京普析通用仪器有限责任公司等单位建立研究团队,几年中,团队成功研制出系列四极质量分析器产品,综合性能指标均达到国际先进水平。  “四极质量分析器要求在一定频率的射频电压与直流电压作用下,只允许一定质荷比离子通过到达接收器,从而实现不同质荷比离子分离,其设计、制造精度要求极高。”中物院机械制造工艺研究所所长王宝瑞说。

  • 【原创大赛】从质谱技术的革新谈方法创新与分析仪器发展——清华大学化学系张新荣教授讲座后感

    【原创大赛】从质谱技术的革新谈方法创新与分析仪器发展——清华大学化学系张新荣教授讲座后感

    前阵子参加了一个巨空洞的创新方法的会议,但听到了清华大学化学系张新荣教授的报告,感觉还挺有收获,也算不虚此行。张教授的报告题目是“谈方法创新与分析仪器发展”,听上去似乎很空,但是,张教授讲得非常生动,举了很多富有启发性的例子,非常适合搞仪器研发的人看看。  一、方法创新是分析仪器发展的源泉  以质谱仪器研究为例,阐述了方法创新与分析仪器发展的关系。  张教授说,质谱仪器的发展与分析方法的进步密切相关。质谱仪器诞生以后,经历了多次技术革新与革命,这些革新与革命相当程度上是由于分析方法的发展而产生的。  质谱仪器本身并不复杂,主要由离子源、质量分析器和检测器组成,现在大家做工作最多的是离子源和质量分析器。EI→CI:引入反应气体  最早的气质,用的是电子电离源(EI),EI源结构简单具有很大的优点,能量很高,能够把分子打碎,从而分析分子结构。但是成也萧何败萧何,EI源的能量太高了,如果许多分子进入质谱,都被打碎了,那么就会造成混淆。为了避免这个问题,只能再给质谱配一个色谱,先实现分析,让分子一个一个进入质谱。加了色谱以后,仪器在小型化方面就实现起来比较麻烦。 这样人们就做了改进,于是单程了化学电离源(CI)。CI源其实也很简单,就是在EI源的基础上,引进反应气如甲烷,灯丝发出的电子先将反应气电离,然后反应气离子与样品分子M进行离子-分子反应,并使样品分子M电离。这样CI源的能量就不会太高。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112291620_342440_1622715_3.jpg就是引入一个反应气体,这么简单的一个方法,就改进了质谱的性能,现在CI源广泛的应用在质谱仪器上。CI→PTR:用水蒸气替代甲烷 CI源还不够好,因为要用到甲烷,甲烷是一种高危险的气体。所以后来奥地利的科学家用水蒸气替代甲烷,辉光放电,水蒸气变成了H3O+,反应物再跟H3O+反应,生产MH+在进行检测。这就产生了质子转移反应电离源(PTR)。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112291620_342441_1622715_3.jpgPTR只与空气中有机物分子反应,生成(M+1)+,不与空气中氮,氧,氢等无机分子反应,特别适合于空气中VOC等污染物的测定,灵敏度高,相比于EI源提高了100-1000倍。Ionicon Analytik 的PTR-MS仪器使用一种软离子化技术,这种技术是将H3O+ 中的质子传递给被研究的样品中所有质子亲合力大于水的化合物。常见的空气成分如N2 ,O 2 ,Ar,CO 2 等,其质子亲和力都小于水,不能和H3O+ 发生质子传递反应,因此完全不会干扰反应腔中痕量化合物的检测和定量。 该技术对痕量化合物检测的最低检测限达到几个pptv。软离子化技术在离子化过程中将分子裂解降到最低,大大地提高了质谱图的判断和解析。同时具有飞行时间质谱的很高的质量分辨能力(8000)。清华大学建筑系卖了一台,17万美金,相比于气质的7-8万美金,提到了约10万美金。ICP-MS:DRC技术是如何发展起来的?最高的ICP-MS是PE做的,为什么他们做得好呢?因为采用了动态反应池(DRC)技术。四极杆的ICP-MS有一个问题,就是多原子离子的干扰,比如说砷的原子量是74.9216,而ArCl+的分子量是74.9312,两者质量数差得很小,如果要将二者分开,那么质谱的分辨率要达到7800。而PE采用DRC技术,即在ICP上开一个小口,注入一定的反应气体,比如使用DRC测定水样中不同形态的铬和砷,由于氧气易与As+反应形成AsO+(m/z 91),从而不受ArCl+和CaCl+ 对质荷比为75时的干扰;氧气同时也能够减少ArC+对质荷比为52 的Cr+的干扰。有了DRC技术以后,PE的ICP-MS就迅速的卖开了。现在其他的厂商都有了类似的专利技术。仔细思考一下就是这么简单,只是注入了一种气体而已,就能达到这么好的效果。那么现在,我们中国也在做ICP ,我们怎么解决这个问题?现在那些公司都有专利,而且最近几年都不会过期,如果在这个方面没有专利,那么ICP就很难有突破了。DESI、DART、MALDI、ESI的技术发展缘起类似的还有DESI ,这是2004年普渡大学的库克斯教授发明的,DESI只是在电喷雾的基础上做了一些改进,将电喷雾的喷头往下转,将电喷雾的气溶胶先打在样品上,然后再对样品进行测量,这样一下子就把固体表面的样品分析的质谱问题给解决了,就这么简单了,然后库克斯教授在《科学》杂志上发了一篇论文,并在他在普渡大学的小工厂里进行生产,现在再给各个厂商的质谱配套。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112291622_342443_1622715_3.jpgDESI还是有些技术缺陷,就是有些样品不太容易拿溶剂来做,如果喷上溶剂,样品就损坏了。日本电子公司,就采用等离子体替换了溶剂,这就有了DART源。原理非常简单,成本也很低,但是现在卖得很贵,也很受欢迎。田中耕一发明基质辅助激光解析附离子源(MALDI),其原理也非常简单。MALDI技术没有做出来之前,daojin的激光TOF早就出来了,但是只卖了2台,还基本上是送给别人用的,别人还不想要。但田中耕一的这项技术出来后,全世界的蛋白质组学都得用岛津的仪器了,daojin一下子就起来了。电喷雾离子源(ESI)技术就是John B Fenn将光谱学的技术运用到质谱上,从而解决了质谱测量蛋白质组学测量的问题,现在技术所有的LC-MS都采用ESI源,相关仪器的发展全部都起来了。从下图可以看出各种例子源的市场情况,ESI源已经占绝对优势了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112291622_342444_1622715_3.jpg(横轴是市场份额大小,纵轴是年份,从上到下是指从1970年至2009年)小结1:上述创新概念不是仪器设计与制造专业的专家或工程师提出的,相反都是由具有分析化学背景的学者提出来的,且他们最初的研究都属于分析化学方法学研究。因此,分析方法创新是分析仪器创新的重要源泉,这是分析仪器制造这门专业的独特性质决定的;小结2:上述新技术大都成就了一种新的分析仪器的产业化,特别是MALDI和ESI-MS,已经成为质谱分析仪器最具市场覆盖度的商品。但是,上述技术没有一项对精密加工提出太高的要求,虽然电喷雾取决于高压电源,MALDI取决于激光技术,而这些技术都是很成熟的。因此,我国分析仪器落后的原因并不是精密加工技术落后制约的,缺少创新思想是我国分析仪器真正落后的原因。小结3:上述成果有的是大学教授完成的,如ESI、DESI、PTR,有的是在公司内部的研究所完成的,如MALDI与DART,因此,分析仪器的创新没有以谁为主体的问题,任何人、任何单位、包括大学、研究所、公司都能够成为创新的主体。但是,有一点是共同的,即分析仪器创新都是由需求产生、由方法创新起步,产学研共同协作完成的。因此,调动所有与分析仪器应用部门、研究部门、产业化部门等各行各业的积极性,在一个政府搭建的平台上进行有效地合作,才能形成一个国家分析仪器不断创新的基础。二、方法创新到仪器产业化的中间环节 美国小型创业公司常常承载将新仪器技术产业化这一功能,我们呢? ICP-MS的DRC技术最初是由加拿大多伦多大学的Scott Tanner教授发明的,他当时刚博士毕业,在他老板开的Sciex公司中工作,并发明了这项技术。PE公司首先看到了DRC技术的市场前景,并购买了Sciex公司,并开始批量生产,并引发了ICP-MS技术的革新浪潮。最近Tanner后来又成立了DVS Sciences ,从事ICP-MS的免疫分析相关技术的研究,取得了一定进展,并将相关技术做成了仪器。他相信,还会有公司将他的发明与他的小公司仪器买走。毫无以为,科学家们像老母鸡一样,不断的“下蛋”,不断将这些小公司推出去,不断的研发仪器,并在市场上进行试探。即便失败了,也会因为有国家的扶持而不会处境非常艰难。这样购买该技术的大公司风险不大。但在中国,国家支持的都是一些基础研究的实验室,没有成果转化的动力。美国——运行以国家与企业经费共同资助的小公司。 中国——政府资助的重点实验室或工程中心?我们缺少一个把分析方法转化为样机的研发平台。三、中国分析仪器创新与发展的几点思考◆ 分析方法创新非常重要,应大力提倡(创新方法研究很有意义);◆ 大的创新都是由小分析方法的进步引发的,因此,在支持大项目研究的同时,应注意支持小项目的研究;分析仪器的诺贝尔奖某种意义上当初都被看做是小项目;◆ 要加强仪器研究条件平台的建设。◆ 由于中国的仪器公司目前不具备建立大而强的研发队伍的实力,政府应该承担起组织和支撑这类研发团队的义务。•改变单纯依靠项目资助的现状,在全国设立若干产学研结合的仪器研发中心,政府给与持续的财政支持,企业牵头但考核的并行标准是技术创新与

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