●常用离子源介绍 a)电子轰击源( lectron Bomb ionization,E) 作用过程:采用高速(高能)电子束冲击样品,从而产生电子和分子离子: M+e M继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排,瞬间产生多 种离子。EI的作用原理如图所示 由进样系统来的样品气体 推斥极板 狭缝 灯丝 高子化室 电于 阳极 GIG2 G3 G4 G5 腐了束 至质量分析器 电子轰击源工作示意图 水平方向:灯丝与阳极间70V电压-高能电子-冲击样品-正离子 垂直方向:G3-G4加速电极(低电压)-较小动能-:缝准直G4G5加速电极(高 电压)-较高动能-狭缝进一步准直-离子进入质量分析器
⚫ 常用离子源介绍 a) 电子轰击源(Electron Bomb Ionization，EI) 作用过程：采用高速(高能)电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子： M + e M+ +2e M+继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排，瞬间产生多 种离子。EI 的作用原理如图所示： 水平方向：灯丝与阳极间(70V 电压)---高能电子---冲击样品---正离子 垂直方向：G3-G4 加速电极(低电压)---较小动能---狭缝准直 G4-G5 加速电极(高 电压)---较高动能---狭缝进一步准直--离子进入质量分析器
Shield He eater Electron slit First accel, slit Sccond Molecular Gas Fi lament Focus slit accel slit 米的一 Repell ionizing region lon accelerating Electron Anode region beam 特点:使用最广泛,谱库最完整;电离效率高;结构简单,操作方便: 分子离子峰强度较弱或不出现(因电离能量最高)。 b)化学电离源( Chemical ionization,CD 作用过程:样品分子在承受电子轰击前,被一种反应气(通常是甲烷)稀释, 稀释比例约为104:1,因此样品分子与电子的碰撞几率极小,所生面的 样品分子离子主要由反应气分子: CHa +e CHat CH4 +e-*+ H+ 2e CH4 CH4 CH5 CH3 进入电离源的分子RCH3大部分与CH5碰撞产生(M+1)离子: R-CH3 +CHs++ R-CH4*+ CHa 小部分与C2H5+反应,生成(M+29)离子 R-CH3+ C2Hst R-C3Hs* 特点:电离能小,质谱峰数少,图谱简单;准分子离子(M+1)峰大,可提供 分子量这一种要信息
特 点：使用最广泛，谱库最完整；电离效率高；结构简单，操作方便； 分子离子峰强度较弱或不出现(因电离能量最高)。 b) 化学电离源(Chemical Ionization, CI) 作用过程：样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通常是甲烷)稀释， 稀释比例约为 10 4 :1，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生面的 样品分子离子主要由反应气分子： CH4 + e CH4 + CH4 + e CH3 + + H + 2e CH4 + CH4 CH5 + CH3 进入电离源的分子 R-CH3 大部分与 CH5 +碰撞产生(M+1) +离子： R-CH3 +CH5 + R-CH4 + + CH4 小部分与 C2H5 +反应，生成(M+29)+离子： R-CH3 + C2H5 + R-C3H8 + 特点：电离能小，质谱峰数少，图谱简单；准分子离子(M+1)+峰大,可提供 分子量这一种要信息
c)场电离源( Field ionization,FD) 应用强电场(电压梯度107-10Vcm)诱导样品电离。如下图。 入射换能 阳4 豪焦单元 场电离源示意图 过程:强电场(电极间距05-2mm}-分子电子的量子隧道效应*-分子热 分解或碰撞-带正电荷的碎片离子-阳极排出并加速进入磁场 *量子道效应 Quantum mechanical tunneling:分子电子被微针“萃出 分子本身很少发生振动或转动,因而分子不过多碎裂 电极要求:电极尖锐,使用微碳针(W丝上的苯基腈裂解生成)构成多尖陈 列电极可提高电离效率 特点:电离温和,碎片少,主要产生分子离子M和(M+)峰。 d)场解吸源( Field desorption,FD) 类似于场电离源,它也有一个表面长满“胡须”(001mm长)的阳极发 射器( Emitter) 过程:样品溶液涂于发射器表面-蒸发除溶剂-强电场--分子电离-- 奔向阴极--引入磁场 特点:特别适于非挥发性且分子量高达100000的分子。样品只产生分 子离子峰和准分子离子峰,谱图最为简单
c) 场电离源(Field ionization, FI) 应用强电场(电压梯度 107 -108V/cm)诱导样品电离。如下图。 过 程：强电场(电极间距 0.5-2mm)---分子电子的量子隧道效应*---分子热 分解或碰撞---带正电荷的碎片离子---阳极排出并加速进入磁场 *量子隧道效应(Quantum mechanical tunneling): 分子电子被微针“萃出”， 分子本身很少发生振动或转动，因而分子不过多碎裂。 电极要求：电极尖锐，使用微碳针(W 丝上的苯基腈裂解生成)构成多尖陈 列电极可提高电离效率。 特 点：电离温和，碎片少，主要产生分子离子 M+和(M+1) +峰。 d) 场解吸源(Field desorption, FD) 类似于场电离源，它也有一个表面长满“胡须” (0.01mm 长)的阳极发 射器(Emitter)。 过 程：样品溶液涂于发射器表面---蒸发除溶剂---强电场---分子电离--- 奔向阴极---引入磁场 特 点：特别适于非挥发性且分子量高达 100000 的分子。样品只产生分 子离子峰和准分子离子峰，谱图最为简单
COOH-CH-CH2-CH-COOH HIO 60F Ha 0M)=147 CHa 147 CHi (M-Hy) (a)电子轰击源 129 100r(b) 130 I(M-HO+H b)杨电离源 M+H) 48 °14 148 (+H (c)场解吸源 160 m/ 谷氮酸的质谱图 e)火花源( Spark) 针对金属样品等无机物分析,类似于AES中的激发光源 过程:30kV脉冲电压--火花--样品局部高热-元素蒸发-原子或离子 --经加速进入磁场进行分离 特点:元素分析灵敏度高,可分析复杂样品(60种元素)、谱图简单、线 性范围宽
e) 火花源(Spark)： 针对金属样品等无机物分析，类似于 AES 中的激发光源。 过 程：30kV 脉冲电压---火花---样品局部高热---元素蒸发---原子或离子 ---经加速进入磁场进行分离 特 点：元素分析灵敏度高，可分析复杂样品(60 种元素)、谱图简单、线 性范围宽