质谱仪原理
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2023年3月5日发(作者：整流电源)质谱仪
质谱仪又称质谱计。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电
粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的
质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。
定义：质谱仪能用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去
电子变为带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同
的质量，质量不同的离子在磁场的作用下到达检测器的时间不同，
其结果为质谱图。原理公式：q/m=E/B1B2r
简介：质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源
是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受
了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒
子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质
量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质
荷比m/e大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采
集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。离子源、质量分
析器和离子检测器都各有多种类型。质谱仪按应用范围分为同位素
质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按分辨本领分为高分辨、中分
辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。
用法：分离和检测不同同位素的仪器。仪器的主要装置放在真
空中。将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过
磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不
同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。质谱方法最早于1913
年由J.J.汤姆孙确定，以后经F.W.阿斯顿等人改进完善。现代质谱
仪经过不断改进，仍然利用电磁学原理，使离子束按荷质比分离。
质谱仪的性能指标是它的分辨率，如果质谱仪恰能分辨质量m和
m+Δm，分辨率定义为m/Δm。现代质谱仪的分辨率达105～106
量级，可测量原子质量精确到小数点后7位数字。
质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相
对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2/3以上的
原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当量关
系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识。对于可通过矿石中
提取的放射性衰变产物元素的分析测量，可确定矿石的地质年代。
质谱方法还可用于有机化学分析，特别是微量杂质分析，测量分子
的分子量，为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。由
于化合物有着像指纹一样的独特质谱，质谱仪在工业生产中也得到
广泛应用。
固体火花源质谱：对高纯材料进行杂质分析。可应用于半导体
材料有色金属、建材部门;气体同位素质谱：对稳定同位素C、H、
N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar测定，可应用
于地质石油、医学、环保、农业等部门。