现代分析测试技术3颗粒分析和质谱分析.ppt

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1、粒度分析和测量,颗粒涉及的领域：,能源环保：燃料颗粒、烟尘、雾霾 矿业资源：无机矿物资源 陶瓷材料：氧化铝、氧化锆陶瓷 化学工业：催化剂 冶金工业：粉末冶金材料、耐火材料 电子材料：集成电路基板 军事领域：固体推进剂 机械工业：磨料、润滑剂,矿物晶体,氧化铝陶瓷,高导热性BeO陶瓷,铁基粉末冶金制品,双面孔Al2O3基板,高温电路基板,东风21洲际导弹两级固体推进,航天飞机,颗粒,Fine particle 颗粒 从个体颗粒出发，称为颗粒学,Powder 粉体 从集合粉体出发，称为粉体工程学,直径D,直径D、高度H,？,颗粒的大小,人为规定了一些所谓尺寸的表征方法,三轴径 定向径 当量径,高度

2、h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度 宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距 长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的平行线夹距,三轴径,设图中颗粒处于一水平面上，其正视和俯视投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能定义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长，定义规则如下,三轴几何平均径： 与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长,三轴平均径计算公式,三轴算术平均值： 立体图形的算术平均,三轴调和平均径： 与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长,沿一定方向的颗粒的一维尺度。定向径包括三种,定向径,S1,S2,定向最大径,Martin径（定方向等分径）,Feret径（定方向径）,对

3、于一个颗粒，随方向而异，定向径可取其所有方向的平均值；对取向随机的颗粒群，可沿一个方向测定。,颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径,当量径,等效圆球体积直径,等体积球当量径 与颗粒同体积球的直径,等表面积球当量径 与颗粒等表面积球的直径,比表面积球当量径 与颗粒具有相同的表面积对体积之比，即具有相同的体积比表面的球的直径,投影圆当量径Heywood径 与颗粒投影面积相等的圆的直径,等周长圆当量径 与颗粒投影圆形周长相等的圆的直径,与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比,球形度,可以看出： 1. ； 2. 颗粒为球形时， 达最大值。,颗粒的形状,一些规则形状体的球形度：,一个任意

4、形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h，定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：,扁平度,延伸度,扁平度m与延伸度n,若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径d的关系可表示为：,式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积描述，k有两种主要形式，分别为：,形状系数,表面形状因子,与的差别表示颗粒形状对于球形的偏离,形状系数,与 的差别表示颗粒形状对于球形的偏离,体积形状因子,形状系数,表面形状因子与体积形状因子的比值,比表面积形状系数,形状系数,一些规则几何体的形状因子,颗粒平均粒径计算公式,颗粒的平均粒径,粒度分布,例：以显微镜观察测量颗粒的Feret径（测量总数

5、为1000个）,频度%,粒度,频度%,粒度,正态分布：,（d+）,中位径，统计学中的数学期望值 标准偏差,粒度测定,1筛分析法 （40m）,国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准 单位：目 目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔数,(a，d单位mm),25.4,a,d,筛分的优缺点,优点 统计量大, 代表性强 便宜 重量分布,缺点 下限38微米 人为因素影响大 重复性差 非规则形状粒子误差 速度慢,2.显微镜 采用定向径方法测量,光学显微镜 0.25250m 电子显微镜 0.0015m,显微镜测定粒度要求统计颗粒的总数： 粒度范围宽的颗粒10000以上 粒度范围窄的颗粒1000 左右,显

6、微镜方法的优缺点,优点 可直接观察粒子形状 可直接观察粒子团聚 光学显微镜便宜,缺点 代表性差 重复性差 测量投影面积直径 速度慢,4.光衍射法粒度测试,测量原理,当光入射到颗粒时，会产生衍射，小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小，某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。,测量原理示意图,激光衍射 0.05500m X光小角衍射 0.0020.1m,测量方法,目前的激光法粒度仪基本上都同时应用了夫琅霍夫(Fraunhofer)衍射理论和米氏(Mie)衍射理论，前者适用于颗粒直径远大于入射波长的情况，即用于几个微米至几百微米的测量；后者用于几个微米以下的测量。,激光衍射,激光衍射法原理图,5.电

7、传感法粒度测试,测量原理,当一个小颗粒通过小孔时，所产生的电感应，即电压脉冲与颗粒的体积成正比。,无颗粒时单元的电阻,有颗粒时单元的电阻,仪器对脉冲计数并归档，即可计算出有关粒度参量,6.沉降法法粒度测试,测量原理,在具有一定粘度的粉末悬浊液内，大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离(时间)后，就能将粉末按粒度差别分开。,测量原理示意图,光吸收率,时间,t1,t2,t3,0,重力沉降 10300m 离心沉降 0.0110m,测量方法,优点 测量重量分布 代表性强 经典理论, 不 同 厂 家仪器结果对比性好 价格比激

8、光衍射法便宜,缺点 对于小粒子测试速度慢, 重复性差 非球型粒子误差大 不适应于混合物料 动态范围比激光衍射法窄,沉降法方法的优缺点,常见粒度分析方法,统计方法 代表性强, 动态范围宽 分辨率低 筛分方法 38微米- 沉降方法 0.01-300微米 光学方法 0.001-3500微米,非统计方法 分辨率高 代表性差, 动态范围窄 重复性差 显微镜方法 光学 1微米- 电子0.001微米- 电域敏感法 0.5-1200微米,常见粒度分析方法,粒度测定方法的选定主要依据以下一些方面： 1.颗粒物质的粒度范围； 2.方法本身的精度； 3.用于常规检验还是进行课题研究。用于常规检验应要求方法快速、可靠

9、、设备经济、操作方便和对生产过程有一定的指导意义； 4.取样问题。如样品数量、取样方法、样品分散的难易程度，样品是否有代表性等； 5.要求测量粒度分布还是仅仅测量平均粒度； 6.颗粒物质本身的性质以及颗粒物质的应用场合。,粒度测定方法的选定,颗粒浓度的分析和测量,颗粒浓度测量方法 浊度法 光散射法 光闪烁法 震荡天平法 射线法,1、浊度法 光通过烟气时，光吸收和散射测量光，从而减少光的强度，通过测量光的透过率来计算颗粒物浓度。 方法：单光程、双光程 光源：红光或远红外 技术特点： 可以连续监测颗粒物浓度； 因振动、温度等因素易使光路发生偏移； 光学器件易受烟气污染，应定期擦拭； 受烟气中颗粒物

10、特性及尺寸分布的影响； 对于湿式除尘器的场合，选用应慎重； 不适合低浓度；,单光程透光度颗粒物监测仪器,双光程透光度颗粒物监测仪器,2、光散射法颗粒物监测仪器 将一束光射入烟道，激光与烟尘作用产生散射，散射光强度与烟尘的散射截面成正比，浓度高，截面成比例增大，散射光增强，从而得到颗粒物烟尘浓度。 方法：前散射法、后散射法、边散射法 光源：红光或可见光 技术特点： 易安装维护；适合低浓度；受烟气中颗粒物特性及尺寸分布的影响；受水滴影响。,后散射法颗粒物监测仪器,3、光闪烁法颗粒物监测仪器 原理： 当颗粒物通过光束时，用检测器检测浊度的快速波动。波动光与平均光比值，得到颗粒物浓度。 技术特点： 一

11、般单通道；能够测低浓度尘；校零校标困难；受低流速影响；颗粒物密度影响；液滴影响。,4、射线法颗粒物监测仪器 原理： 使已知体积的烟气通过收集颗粒物的滤膜，由测量吸收的射线确定颗粒物质量浓度。 技术特点： 直接测量质量浓度；不受颗粒物特性影响；液滴影响；抽取式采样存在困难。,射线法颗粒物监测仪器,测量颗粒粒度和浓度的消光法,单颗粒的消光效率因子,根据Mie散射理论，单颗粒子的散射效率因子 (efficiency factor for scattering)和消光效率因子(efficiency factor for extinction)分别为,测量颗粒浓度分布的消光法,具有粒径分布的粒子云辐射消

12、光系数,测量颗粒浓度分布的消光法,Lambert-Beer定律,Lambert-Beer定律,测量颗粒浓度分布的消光法,多波长消光法测量颗粒粒径分布和浓度,多波长消光法测量颗粒粒径分布和浓度,多波长消光法测量颗粒粒径分布和浓度,质谱分析,质谱法定义,定义一： 测定和解析物质的质量谱，用以分析研究同位素丰度、 物质组分，包括化合物的碎裂过程、反应机构、电离电压、 结合能、分子构造和热力学性质等的方法。(所属学科：机械工程等） 定义二 ：用电场和磁场将运动的 离子(带电荷的原子、分子或分子 碎片)按它们的质荷比分离后进行 检测的方法。（所属学科： 生物化学与分子生 物学等）,发展历史,1912年:

13、 世界第一台质谱装置（J.J. Thomson ） 40年代: 质谱仪用于同位素测定 50年代: 分析石油 60年代: 研究GC-MS联用技术 70年代: 计算机引入 80年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进一步促进了MS的发展 90年代：由于生物分析的需要，一些新的离子化方法得到快速发展 目前一些仪器联用技术如GC-MS，HPLC-MS，GC-MS-MS，ICP-MS等正大行其道,1898年，维恩研究了哥尔茨坦（Goldstein）发现的极隧射线，得到的结论是，它们是带正电的射线。他用磁场和电场测量了极隧射线的偏转，结论是它们由带正电的粒子组成，质量至少不比氢原子轻。 大约二十年后，维恩所用

14、的方法发展成为质谱仪，使得人们有可能精确地测量各种原子及其同位素的质量。,W.维恩,气体放电管里从阴极孔中穿出的快速带电原子或分子流，这种带电粒子流与管中气体分子的非弹性碰撞，可以引起气体的电离和发光，如果打在固体，如玻璃放电管管壁上，还会产生荧光。极隧射线中不仅有正离子，还由于电荷转移而存在中性粒子和负离子。,1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素.,F.W.阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计，用来测定同位素的相对丰度，鉴定了许多同位素。,但到1940年以前质谱计还只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素。后来质谱法用来对石油馏分中的复杂

15、烃类混合物进行分析，并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱,之后才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有机质谱的新领域。,质谱分析原理,质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，得到样品的定性定量分析结果。,仪器组成,MS仪器一般由进样系统、电离源、质量分析器、 真空系统和检测系统构成。,进样系统,离子源,质量分析器,真空系统和 检测系统,进样系统,对进样系统的要求：重复性、不引起真空度降低。 进样方式： 间歇式进样 直接

16、探针进样 色谱进样,对于气体及沸点不高、易于挥发的液体，可以用图中上方的进样装 置。贮样器为玻璃或上釉不锈钢制成，抽低真空(1Pa)，并加热至 150，试样以微量注射器注入，在贮样器内立即气化为蒸气分子， 然后由于压力梯度，通过漏孔以分子流形式渗透入高真空的离子源中。,对于高沸点的液体、固体,可以用探针(probe)杆直接进样。调节加 热温度，使试样气化为蒸气。此方法可将微克量级甚至更少试样送入 电离室。探针杆中试样的温度可冷却至约-100，或在数秒钟内加热 到较高温度(如 300 左右)。故可以引入样品量较小和蒸汽压 较低的物质。,离子源（Ion source）,作用：使样品电离产生带电粒子

17、（离子）束的装置 离子源种类： 电子电离源 (EI) 化学电离源 (CI) 快原子轰击 (FAB) 电喷雾源 (ESI) 大气压化学电离 (APCI) 基质辅助激光解吸电离 (MALDI) 激光解吸源 (LD),电子轰击离子源(EI),进入的样品，以气体形式进入离子源，由灯丝F发出的电子与样品分子发生碰撞使样品分子电离。一般情况下，灯丝F与接收极T之间的电压为70伏，所有的标准质谱图都是在70ev下做出的。在70ev电子碰撞作用下，有机物分子可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学键的断裂形成碎片离子。由分子离子可以确定化合物分子量，由碎片离子可以得到化合物的结构。 特点：使用最广泛，

18、谱库最完整；电离效率高；结构简单，操作方便；但分子离子峰强度较弱或不出现（因电离能量最高）。,化学电离源(CI),有些化合物稳定性差，用EI方式不易得到分子离子，因而也就得不到分子量。为了得到分子量可以采用CI电离方式。CI和EI在结构上没有多大差别。或者说主体部件是共用的。其主要差别是CI源工作过程中要引进一种反应气体。反应气体可以是甲烷、氨等。反应气的量比样品气要大得多。灯丝发出的电子首先将反应气电离，然后反应气离子与样品分子进行离子-分子反应，并使样品气电离 化学电离的过程是一种低能量的过程，远远比电子轰击离子化弱，因此是一种“软电离”技术。由于化学电离的碎片少，因此，主要生成高强度的分

19、子离子峰。 CI经常被用于测量化合物的分子量。对于未知化合物，用电子轰击源得到碎片信息，而用化学电离获得分子量的信息,真空系统 质谱仪中所有部件均要处于高度真空的条件下（离子源： 10-3 10-5 Pa ；质量分析器：10-6 Pa ），其作用是减少 离子碰撞损失。真空度过低，将会引起： a）离子源的灯丝会被大量氧烧坏 b）干扰离子源正常调节 c）用作加速离子的几千伏高压会引起放电 d）引起额外的离子分子反应，改变裂解模型，谱图 复杂化,检测器(Detector),质谱仪的检测主要使用电子 倍增器，也有的使用光电倍增管 。右上图是电子倍增器示意图。 由四极杆出来的离子打到高能打 拿极产生电子

20、，电子经电子倍增 器产生电信号，记录不同离子的 信号即得质谱。信号增益与倍增器电压有关，提高倍增器电压可以提高 灵敏度，但同时会降低倍增器的寿命，因此，应该在保证仪器灵敏度的 情况下采用尽量低的倍增器电压。由倍增器出来的电信号被送入计算机 储存，这些信号经计算机处理后可以得到色谱图，质谱图及其它各种信 息。,质谱图,定义：以质荷比m/z为横座标，以对基峰（最强离子峰， 规定相对强度为100%）相对强度（或称丰度，abundance） 为纵座标所构成的谱图，称之为质谱图。,丙酮,质谱仪性能指标,包括灵敏度，分辨率，质量范围，质量稳定性和质量精度等。 a、灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵

21、敏度和分析灵敏度等几种表示方法。绝对灵敏度是指仪器可以检测到的最小样品量；相对灵敏度是指仪器可以同时检测的大组分与小组分含量之比；分析灵敏度则是指输入仪器的样品量与仪器输出的信号之比。 b、分辨率 质谱仪的分辨率表示质谱仪把相邻两个质量分开的能力，常用R表示。 其定义是，如果某质谱仪在质量M处刚刚能分开M和M+M两个质量的离子，则该质谱仪的分辨率为R=M/M。还有一种定义分辨的方式：如果质量为M的质谱峰其峰高50%处的峰宽（半峰宽）为M。则分辨率为R=M/M。,c、质量范围 质谱仪的质量测量范围表示质谱仪所能够进行分析的样品的相对原子质量（或相对分子质量）范围，通常采用以12C来定义的原子质量

22、单位来量度。在非精确测定质量的场合中，常采用原子核中所含质子和中子的总数即“质量数”来表示质量的大小，其数值等于相对质量数的整数。气体质谱仪的质量测量范围一般较小，为2100，有机质谱仪一般可达几千，而现代质谱仪可测量达几万到几十万质量单位的生物大分子样品。 d、质量稳定性和质量精度 质量稳定性主要是指仪器在工作时质量稳定的情况，通常用一定时间内质量漂移的质量单位来表示。例某仪器质量稳定性：0.1amu/12hr，意思是该仪器在12小时之内，质量漂移不超过0.1amu。质量精度是指质量测定的精确程度。常用相对百分比表示，例如，某化合物的质量为1520473amu，用某质谱仪多次测定该化合物，测

23、得的质量与该化合物理论质量之差在0.003amu之内，则该仪器的质量精度为百万分之二十（20ppm）,优缺点,优点： 灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等 缺点： 设备价格高，仪器种类繁多，不同仪器应用特点也不同 ，质谱分析法对样品也有一定的要求,从应用角度，质谱仪可以分为下面几类： 有机质谱仪： 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS） 由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS） 同样由于质谱仪工作原理不同，有液相色谱-四器极质谱仪， 液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，

24、以及 各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。 其他有机质谱仪，主要有： 基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS） 傅立叶变换质谱仪（FT-MS）,无机质谱仪： 火花源双聚焦质谱仪 感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS） 二次离子质谱仪（SIMS） 同位素质谱仪 气体分析质谱仪： 主要有呼气质谱仪，氦质谱检漏仪等,质量分析器,作用：依据不同方式，将离子源产生的不同碎片按质荷比m/z分开。 质量分析器类型：磁分析器（单聚焦、双聚焦）、飞行时间、四极滤质器（四极杆）、离子阱、傅里叶变换离子回旋共振等。,1. 单聚焦质量分析器,依据离子在磁场的运动行为，将不同质量的离子分开 进入分析器

25、前，加速离子的动能为：,当具有一定动能的正离子进入垂直与离子速度方向的均匀磁场时，在磁场力的作用下，将改变运动方向作圆周运动。则运动离心力必然和磁场力相等，故：,质谱方程式：,和,方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚； 由于离子初始能量不同，经过磁场后其偏转半径也不同，而是以能量大小的分开，即磁场也具有能量色散作用，这样就会使得相邻两种质量的离子很难分开，分辨率不高，适合于能量分散较小的离子源。,单聚焦分析器：进入离子源的离子初始能量不为零，且能量各不相同，加速后的离子能量也不相同，运动半径差异，难以完全聚集。,离子能量分散对分辨率的影响,2. 双聚焦质量分析器,为了消除离子能量分散对

26、分辨率的影响，通常在扇型磁场前附加一个扇型电场（静电分析器），进入电场的离子受到一个静电力的作用，改做圆周运动：,双聚焦质量分析器,方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚 能量聚焦：相同质荷比，速度(能量)不同的离子会聚,静电分析器将具有相同速度（或能量）的离子分成一类；进入磁分析器后，再将具有相同质荷比而能量不同的离子进行分离。 分辨率高，可达150000，但体积大。,3. 四极滤质器（四极杆质量分析器）,由四根截面为双曲面或圆形的棒状电极组成，两组电极间施加一定的直流电压和射频电压，产生一动态电场。当离子束进入筒形电极所包围的空间后，离子做横向摆动，在一定的电压和频率，以及一定的尺寸

27、条件下，只有合适的m/z的离子能够到达收集器并发出信号，其他离子在运动的过程中撞击在筒形电极上而被“过滤”掉，最后被真空泵抽走。,特点： 结构简单、体积小，分析速度快，常用在需要快速扫描的GC-MS连用及空间卫星上进行分析。 分辨率较高（比磁分析器略低） 准确度和精密度低于磁偏转分析器，对质量较高的离子有质量歧视反应。,改变电压或者频率就可以实现不同的m/z离子的检验,4. 离子阱质量分析器,双曲线表面的中心环形电极和两个端盖电极形成一个势阱构成可变电场(与四极质量分析仪相似)特定电离子在一定轨道上旋转改变电压可使相同m/z离子依次离开进入电子倍增器而分离。,横截面,特点：结构简单； 易操作；

28、 灵敏度高,5.飞行时间质量分析器,利用从离子源飞出的离子其动能基本相等，但在加速电压作用下，不同m/z的离子飞行速率不一样： 质荷比小的离子飞行速度快，通过不同m/z的离子到达检测器的时间不同而被检测。 特点：结构简单、扫描速率快、 灵敏度高、质量范围宽 可用于生物大分子、高分子聚合物等高质量离子的分析,检测器电子倍增器或光电倍增管,从四极杆或离子阱出来的离子被电子倍增器或光电 倍增管检测。在一个给定时间，只有一种质荷比的离子 被检测到。在检测器内，离子产生的信号与离子总量呈 正比。质荷比与离子强度的关系图就是质谱图。 对于电子倍增器，进入的离子产生一组电子，起到 放大信号的作用。对于光电倍

29、增器，离子转换成光子之 后，再被检测。电子倍增器的设计简单，而光电倍增器 的寿命较长，两种类型的检测器都很常用。,数据采集及分析系统,数据采集及分析系统是质谱仪的一个组成部分。 从数据采集、结果显示、生成报告，都由计算机操 作。 分析分为两类： 定性分析 定量分析-目标化合物分析,定性分析应用,质谱图中一条条的线段代表分子离子峰和碎片离子的质 荷比。可以使用谱库检索分析物的特征谱图，根据质谱图来 推断化合物的结构。在谱库检索时，工作站通过峰匹配将样 品质谱图与谱库中的标准谱图相比较。谱图检索是一种从大 量化合物中进行筛选的过程。这种方法只有两个变量，即质 荷比和相对峰强度。而质谱图只是化合物的

30、特征，可能不是 唯一的。对于具有相似碎裂指纹的化合物（比如同分异构体） 很难根据谱图鉴别，另外，其他因素也会影响化合物的判 别，此时需要通过其他方式来做进一步判断。,定量分析目标化合物分析,目标离子是目标化合物的离子特征，即在相近保留 时间下，用以此化合物区分于另一个化合物。提取离子 色谱图可以用于化合物的定量分析。 GC-MS定量分析方法类似于色谱法定量分析。由 GC-MS得到的总离子色谱图或质量色谱图，其色谱峰面 积与相应组分的含量成正比，若对某一组份进行定量测 定，可以采用色谱分析法中的归一化法、外标法、内标 法等不同方法进行。,由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分 析速度快，分离和

31、鉴定同时进行等优点，质谱技术 正广泛地应用于化学，化工，环境，能源，医药， 运动医学，刑侦科学，生命科学，材料科学等各个 领域，并且随着技术的提高，将会有一个更加美好 的前景。,生物质谱技术在生命科学研究中的应用 传统的对单个蛋白质进行研究的方式已无法满足后基因组时代的要求。在20世纪90年代中期，国际上产生了一门新兴学科蛋白质组学(proteomics)。 在蛋白质组学研究流程中，蛋白质鉴定是最关键的一环，而质谱技术是蛋白质研究中必不可少的工具，并已成为蛋白质组研究中的主要支撑技术。目前，生物质谱的发展趋势是将不同类型的质量分析器串联起来，以提高质谱的工作性能和适用范围。采用生物质谱技术对蛋

32、白质的复杂性进行分析，较之传统方法更加准确，更加灵敏，所需样品量大大减少，一天就能完成上千个样本的分析，从而缩短了科研时间，使对蛋白质进行大规模分析、鉴定成为可能。由此可见，生物质谱技术的出现对于蛋白质组学的研究具有里程碑的意义。,质谱分析技术的应用,在组合化学中的应用 组合化学是一门交叉性科学，以有机化学为基础，与生物化学、药物化学紧密结合，并涉及到数学、物理学、计算机等多门学科。 用传统的方法研究新药的缺点：从初始先导化合物发现到试用于临床研究的药物候选分子确定需1-2年时间。 利用质谱法，可将分析速度提高10倍，与合成速度相匹配，因而成为首选的分析方法。 到目前为止，已有三种质谱技术应用

33、于组合化合物库的样品分析。质谱在组合化学中的应用主要分成两大类：检测固相产物和固相反应；从化合物库中确定活性化合物的结构QQ400。 有机质谱分析技术除了以上四个方面的应用之外，在其他方面的应用就不再一一列举，总之，它已成为各个领域研究中强有力的工具。随着科学技术的进步，有机质谱分析技术还将拓展更广阔的应用天地，迎接更多新的挑战。,质谱分析技术的应用,质谱分析技术的应用,食品安全检测领域应用 民与食为天，食品安全问题是关系到国计民生的问题。特别是随着人们生活水平的提高，食品安全问题引起了空前的广泛关注。 标准GB/T 19648-2006用气相色谱-质谱法测定水果和蔬菜中500种农药及相关化学

34、品残留量。 标准GB/T19649-2005用气相色谱-质谱和液相色谱-串联质谱法测定粮谷中405中农药多残留量。 标准GB/T19426-2003用气相色谱-质谱和液相色谱-串联质谱法测定蜂蜜、果汁和果酒中304中农药多残留量。 标准GB/T 19650-2005用气相色谱-质谱和液相色谱-串联质谱法测定动物组织中437种农药多残留量。 另外，目前已有研究者选择GC-MS/SIM与大体积进样技术结合，测定蔬菜、水果中包括有机磷、氨基甲酸酯、有机氯类、菊酯类在内的17中农药残留。同时也有用高效液相色谱-离子阱质谱仪，能同时鉴定和检测火锅料中苏丹染料、。,环境检测领域应用 随着社会发展，环境污染

35、问题日益严重。环境污染问题主要体现在环境中空气的污染，水体的污染以及土壤的污染三方面。 利用气相色谱-选择离子监测质谱检测环境空气中痕量酚类化合物。 利用气相色谱-质谱法测定空气中硝基苯类化合物。 采用Tenax/SPME富集结合GC/MS分析建筑室内空气中VOCs。 利用气相色谱-质谱法分析了地下水样中63种有机化合物。 采用固相萃取/高效液相/四极杆飞行时间串联质谱检测活性污泥中的全氟辛烷磺酸(PFOS)及全氟辛酸(PFOA)。 利用液相色谱-电喷雾质谱法同时分析水体中的壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)及其代谢产物壬基酚聚氧乙烯醚乙酸(NPECs)和壬基酚(NP)。 标准HJ/T 77-20

36、01同位素稀释高分辨率气相色谱/高分辨率质谱法测定多氯代二苯二噁英和多氯代二苯呋喃。色谱与质谱联用，结合固相萃取（微萃取）、吹扫捕集、二级热解析等前处理方法，使得质谱技术在环境检测领域的应用越来越广泛。,质谱分析技术的应用,铀、钚同位素质谱分析技术及其在核反恐中的应用 针对中途截获的核材料或放射性材料，核法医学调查运用和发展破坏性和非破坏性分析手段，分析材料的物理、化学和同位素等多项性质，获得材料的本质特征，结合传统的法医调查和非核材料调查，追朔截获材料属于哪个合法核材料控制点、罪犯是谁等信息，推断材料将要经历的处理过程等，为当局提供高置信度调查结果，促使当局作出反应，达到打击核恐怖事件，阻止

37、核材料的扩散，维护国家安全等目的。 对已初步确定的核材料，通过质谱分析手段获得材料中铀或钚同位素比、材料的生产年龄、痕量元素组分等多种特征。就分析技术而言，可将其分为两大类：总体分析和微分析。总体分析是分析样品材料中元素组成和同位素分布的总体特征。如果材料是不均匀的，仅采用总体分析可能模糊材料中某些局部组分的重要特征。采用成像工具放大材料形貌，观察样品的同质性或异质性。如果发现样品的空问或组织结构有差异情况须通过微分析定量或半定量给出大量材料中有差异的组分特征。例如，可采用质谱计、SEM或电子微探针等进行微区分析。 核材料中不同的同位素组分表征不同的材料特征，为核材料溯源提供依据。,质谱分析技

38、术的应用,无须样品预处理的质谱分析新技术 质谱仪本身一般由样品引入系统、离子源、离子光学系统、质量分析器、检测器、数据采集与控制系统、真空系统等部分组成。新的离子源的研制与开发具有特别重要的意义。 电喷雾解吸电离(DESI)技术 主要优点是能够将表面吸附的低蒸汽压物质进行解吸电离，因此可以在没有进行样品预处理的情况下对表面上的物质进行测定，从而为实现了复杂样品的在线质谱分析提供了思路。DESI必须使用高压气体、甲醇等有毒溶剂，而且对非极性物质没有响应。因此，我们课题组研发了SDAPCI，TDI等新型离子源，并在复杂基体物质的在线质谱分析中进行了有益尝试。,新技术展望,复习,当波数用cm-1，波长用m表示时，波数和波长之间的关系为何？ （P287，公式5.1.3） 红外光谱分为哪几个区，其波长和波数是多少？ （P287，表5.1.1） 计算碳氢化合物中C-H键的伸缩振动频率，其中化学键的力常数K=5105dyn/cm。（P294，例1） 常见的有机化合物基团频率出现的范围及分区。（P326，第七章第一段，四大峰区） 红外谱图解析的主要内容是什么？（PPT，定性分析、定量分析） 表征颗粒粒度分布的方法有哪些？（P399，节8.1.2） 请说出三种测量颗粒粒度分布的方法，并比较其优缺点。（PPT）,