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質(zhì)譜分析儀器的各個主要部分的作用及原理？
發(fā)布時間：2024-5-30用于分離和檢測不同同位素的儀器。即根據(jù)帶電粒子在電磁場中可以偏轉(zhuǎn)的原理，根據(jù)物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異，分離和檢測物質(zhì)組成的一種儀器。質(zhì)譜儀基于離子源、質(zhì)量分析儀和離子檢測器。離子源是一種在高真空條件下離子化樣品分子的裝置。電離的分子由于接收到過多的能量而進(jìn)一步分裂成各種碎片離子和質(zhì)量較小的中性粒子。它們在加速電場的作用下獲得相同能量的平均動能，
進(jìn)入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析儀是根據(jù)質(zhì)荷比的m/z大小，將同時進(jìn)入其中的不同質(zhì)量的離子分離的設(shè)備。分離后的離子依次進(jìn)入離子檢測器，放大后的離子信號經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、處理，繪制成質(zhì)譜圖。存在各種類型的離子源、質(zhì)量分析器和離子檢測器。質(zhì)譜儀按應(yīng)用范圍分為同位素質(zhì)譜儀、無機(jī)質(zhì)譜儀和有機(jī)質(zhì)譜儀;高分辨率、中分辨率和低分辨率質(zhì)譜儀根據(jù)其分辨能力;靜態(tài)儀器和動態(tài)儀器根據(jù)其工作原理。用于分離和檢測不同同位素的儀器。儀器的主體放置在真空中。材料被汽化并電離成離子束，通過電壓加速和聚焦，然后通過磁場和電場。
不同質(zhì)量的離子在磁場和電場的作用下發(fā)生不同的偏轉(zhuǎn)，聚焦在不同的位置，從而得到不同同位素的質(zhì)譜圖。質(zhì)譜方法首先由 J.J. Thomson 在 2009 年，后來被 F.W. Aston 等人改進(jìn)?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀不斷改進(jìn)，仍然使用電磁原理根據(jù)荷質(zhì)比分離離子束。質(zhì)譜儀的性能指標(biāo)是它的分辨率。如果質(zhì)譜儀只能分辨質(zhì)量 m 和 m+Δm，則分辨率定義為 m/Δm?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀的分辨率約為數(shù)量級，可以將原子質(zhì)量測量到小數(shù)點(diǎn)后七位。質(zhì)譜法最重要的應(yīng)用是同位素的分離以及它們的原子質(zhì)量和相對豐度的測定。原子質(zhì)量測定的準(zhǔn)確性超過化學(xué)測量，三分之二以上原子的**質(zhì)量是通過質(zhì)譜測定的。由于質(zhì)量和能量之間的等價關(guān)系，因此可以獲得關(guān)于核結(jié)構(gòu)和核結(jié)合能的知識。對于可以從礦石中提取的放射性衰變產(chǎn)物元素的分析測量，可以確定礦石的地質(zhì)年齡。質(zhì)譜方法還可用于有機(jī)化學(xué)分析，特別是微量雜質(zhì)的分析，測量分子的分子量，為確定化合物的分子式和分子結(jié)構(gòu)提供可靠依據(jù)。
由于化合物具有像指紋一樣的質(zhì)譜，質(zhì)譜儀也廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。固體火花源質(zhì)譜：高純度材料的雜質(zhì)分析?？捎糜诎雽?dǎo)體材料、有色金屬、建材部門;氣體同位素質(zhì)譜：用于測定穩(wěn)定同位素C、H、N、O、S和放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar，并可用于地質(zhì)石油、醫(yī)療、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等部門 利用電磁原理，根據(jù)不同的質(zhì)荷比分離離子并測量各種離子的強(qiáng)度，從而確定被測物質(zhì)的分子量和結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)譜儀主要用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定，可以提供化合物的分子量、元素組成、官能團(tuán)等結(jié)構(gòu)信息。它分為四極質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀和磁質(zhì)譜儀。有機(jī)質(zhì)譜儀發(fā)展的一個重要方面是使用各種聯(lián)用儀器(氣相色譜、液相色譜、熱分析等)。其基本工作原理是：利用具有分離技術(shù)的儀器，作為質(zhì)譜儀的“采樣器"，將有機(jī)混合物分離成純組分進(jìn)入質(zhì)譜儀，充分發(fā)揮質(zhì)譜儀的分析能力，提供每個基團(tuán)提供分子量和分子結(jié)構(gòu)信息。可廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、生物學(xué)、地球化學(xué)、核工業(yè)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品化學(xué)、石油化工等領(lǐng)域，以及空間技術(shù)和工作中的特殊分析。 [編輯本段] 無機(jī)質(zhì)譜儀 無機(jī)質(zhì)譜儀的工作原理與有機(jī)質(zhì)譜儀不同。改變。
無機(jī)質(zhì)譜儀主要用于無機(jī)元素的痕量分析和同位素分析。分為火花源質(zhì)譜儀、離子探針質(zhì)譜儀、激光探針質(zhì)譜儀、輝光放電質(zhì)譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。火花源質(zhì)譜儀不僅可以進(jìn)行固體樣品的整體分析，還可以進(jìn)行表面和逐層分析，甚至液體分析;激光探針質(zhì)譜儀可以進(jìn)行表面和深度分析;輝光放電質(zhì)譜儀具有高分辨率和高靈敏度，分析精度高，適用范圍包括元素周期表中的大部分元素，分析速度快，便于固體分析;電感耦合等離子體質(zhì)譜法，譜線簡單易識別，靈敏度和測量精度高。質(zhì)譜法的特點(diǎn)是檢測速度快、結(jié)果準(zhǔn)確。廣泛應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)、核工業(yè)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品化學(xué)、石油化工等領(lǐng)域，以及空間技術(shù)和工作中的特殊分析。 [編輯本段]同位素質(zhì)譜儀同位素質(zhì)譜儀具有測試速度快、結(jié)果準(zhǔn)確、樣品消耗量低(微克級)的特點(diǎn)?？梢詼?zhǔn)確測定元素的同位素比值。
廣泛用于核科學(xué)、地質(zhì)測年、同位素稀釋質(zhì)譜、同位素示蹤分析。 [編輯本段] 離子探針 離子探針使用聚焦的一次離子束作為微探針轟擊樣品表面，測量發(fā)射的原子和分子的二次離子，根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分離磁場中的比率 (m/e)。可以得到材料的微區(qū)質(zhì)譜和離子圖像，然后通過分析計(jì)算得到元素的定性和定量信息。不同類型的樣品在測試前必須進(jìn)行不同的準(zhǔn)備。離子探針具有電子探針和火花型質(zhì)譜儀的特點(diǎn)。可以檢測低于電子探針微量分析檢測限的微量元素，研究它們的局部分布和偏析。可用作同位素分析?？梢苑治龇浅１〉谋砻鎸雍捅砻嫖轿?，并且可以在表面分析期間進(jìn)行縱向濃度分析。成像離子探針適用于分析許多不同類型的樣品，包括金屬樣品、半導(dǎo)體器件以及聚合物和玻璃產(chǎn)品等非導(dǎo)電樣品。廣泛應(yīng)用于金屬、半導(dǎo)體、催化劑、表面、薄膜等領(lǐng)域，以及環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、生物化學(xué)等研究部門。
