現(xiàn)代分析測試技術(shù)3顆粒分析和質(zhì)譜分析

粒度分析和測量

顆粒涉及的領(lǐng)域：能源環(huán)保：燃料顆粒、煙塵、霧霾礦業(yè)資源：無機礦物資源陶瓷材料：氧化鋁、氧化鋯陶瓷化學(xué)工業(yè)：催化劑冶金工業(yè)：粉末冶金材料、耐火材料電子材料：集成電路基板軍事領(lǐng)域：固體推進劑機械工業(yè)：磨料、潤滑劑礦物晶體氧化鋁陶瓷高導(dǎo)熱性BeO陶瓷鐵基粉末冶金制品雙面孔Al2O3基板高溫電路基板東風(fēng)21洲際導(dǎo)彈－兩級固體推進航天飛機顆粒Fineparticle顆粒從個體顆粒出發(fā)，稱為顆粒學(xué)Powder粉體從集合粉體出發(fā)，稱為粉體工程學(xué)直徑D直徑D、高度H？顆粒的大小人為規(guī)定了一些所謂尺寸的表征方法

三軸徑定向徑當(dāng)量徑高度h：顆粒最低勢能態(tài)時正視投影圖的高度寬度b：顆粒俯視投影圖的最小平行線夾距長度l：顆粒俯視投影圖中與寬度方向垂直的平行線夾距三軸徑設(shè)圖中顆粒處于一水平面上，其正視和俯視投影圖如下圖。這樣在兩個投影圖中，就能定義一組描述顆粒大小的幾何量：高、寬、長，定義規(guī)那么如下hbl三軸幾何平均徑：

與顆粒外接長方體體積相等的立方體的棱長

三軸平均徑計算公式三軸算術(shù)平均值：立體圖形的算術(shù)平均三軸調(diào)和平均徑：與顆粒外接長方體比表面積相等的球的直徑或立方體的一邊長沿一定方向的顆粒的一維尺度。定向徑包括三種定向徑S1S2定向最大徑Martin徑〔定方向等分徑〕Feret徑〔定方向徑〕對于一個顆粒，隨方向而異，定向徑可取其所有方向的平均值；對取向隨機的顆粒群，可沿一個方向測定。顆粒與球或投影圓有某種等量關(guān)系的球或投影圓的直徑當(dāng)量徑等效圓球體積直徑等體積球當(dāng)量徑與顆粒同體積球的直徑等外表積球當(dāng)量徑與顆粒等外表積球的直徑比外表積球當(dāng)量徑與顆粒具有相同的外表積對體積之比，即具有相同的體積比外表的球的直徑投影圓當(dāng)量徑Heywood徑與顆粒投影面積相等的圓的直徑等周長圓當(dāng)量徑與顆粒投影圓形周長相等的圓的直徑與顆粒等體積的球的外表積與顆粒的外表積之比球形度可以看出：

1.；

2.顆粒為球形時，達最大值。顆粒的形狀一些規(guī)那么形狀體的球形度：一個任意形狀的顆粒，測得該顆粒的長、寬、高為l、b、h，定義方法與前面討論顆粒大小的三軸徑規(guī)定相同，那么：扁平度延伸度扁平度m與延伸度n假設(shè)以Q表示顆粒的幾何特征，如面積、體積，那么Q與顆粒粒徑d的關(guān)系可表示為：式中，k即為形狀系數(shù)。對于顆粒的面積和體積描述，k有兩種主要形式，分別為：形狀系數(shù)外表形狀因子與π的差別表示顆粒形狀對于球形的偏離形狀系數(shù)與的差別表示顆粒形狀對于球形的偏離體積形狀因子形狀系數(shù)外表形狀因子與體積形狀因子的比值比外表積形狀系數(shù)形狀系數(shù)一些規(guī)那么幾何體的形狀因子顆粒平均粒徑計算公式

顆粒的平均粒徑粒度分布例：以顯微鏡觀察測量顆粒的Feret徑〔測量總數(shù)為1000個〕頻度%粒度頻度%粒度正態(tài)分布：〔–∞d+∞〕——中位徑，統(tǒng)計學(xué)中的數(shù)學(xué)期望值——標(biāo)準(zhǔn)偏差粒度測定1．篩分析法〔>40μm〕國際標(biāo)準(zhǔn)篩制：Tyler(泰勒)標(biāo)準(zhǔn)單位：目目數(shù)為篩網(wǎng)上1英〔25.4mm〕寸長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)

(a，d單位mm)25.4ad篩分的優(yōu)缺點優(yōu)點統(tǒng)計量大,代表性強廉價重量分布缺點下限38微米人為因素影響大重復(fù)性差非規(guī)那么形狀粒子誤差速度慢2.顯微鏡

采用定向徑方法測量光學(xué)顯微鏡0.25——250μm電子顯微鏡0.001——5μm顯微鏡測定粒度要求統(tǒng)計顆粒的總數(shù)：粒度范圍寬的顆?！?0000以上粒度范圍窄的顆?！?000左右顯微鏡方法的優(yōu)缺點優(yōu)點可直接觀察粒子形狀可直接觀察粒子團聚光學(xué)顯微鏡廉價缺點代表性差重復(fù)性差測量投影面積直徑速度慢4.光衍射法粒度測試測量原理

當(dāng)光入射到顆粒時，會產(chǎn)生衍射，小顆粒衍射角大，而大顆粒衍射角小，某一衍射角的光強度與相應(yīng)粒度的顆粒多少有關(guān)。測量原理示意圖

激光衍射

0.05—500μmX光小角衍射

0.002—0.1μm測量方法目前的激光法粒度儀根本上都同時應(yīng)用了夫瑯霍夫(Fraunhofer)衍射理論和米氏(Mie)衍射理論，前者適用于顆粒直徑遠大于入射波長的情況，即用于幾個微米至幾百微米的測量；后者用于幾個微米以下的測量。激光衍射激光衍射法原理圖激光器激光束透鏡樣品池透鏡衍射光束未衍射光束光傳感器列陣中心傳感器粉末5.電傳感法粒度測試測量原理

當(dāng)一個小顆粒通過小孔時，所產(chǎn)生的電感應(yīng)，即電壓脈沖與顆粒的體積成正比。無顆粒時單元的電阻有顆粒時單元的電阻儀器對脈沖計數(shù)并歸檔，即可計算出有關(guān)粒度參量6.沉降法法粒度測試測量原理在具有一定粘度的粉末懸濁液內(nèi)，大小不等的顆粒自由沉降時，其速度是不同的，顆粒越大沉降速度越快。如果大小不同的顆粒從同一起點高度同時沉降，經(jīng)過一定距離(時間)后，就能將粉末按粒度差異分開。測量原理示意圖t=0t=t1t=t2t=t3光吸收率時間t1t2t30重力沉降

10—300μm離心沉降

0.01—10μm測量方法優(yōu)點測量重量分布代表性強經(jīng)典理論,不同廠家儀器結(jié)果比照性好價格比激光衍射法廉價缺點對于小粒子測試速度慢,重復(fù)性差非球型粒子誤差大不適應(yīng)于混合物料動態(tài)范圍比激光衍射法窄沉降法方法的優(yōu)缺點

常見粒度分析方法統(tǒng)計方法代表性強,動態(tài)范圍寬分辨率低篩分方法38微米--沉降方法

0.01-300微米光學(xué)方法

0.001-3500微米非統(tǒng)計方法分辨率高代表性差,動態(tài)范圍窄重復(fù)性差顯微鏡方法 光學(xué)1微米--

電子0.001微米--電域敏感法

0.5-1200微米

常見粒度分析方法粒度測定方法的選定主要依據(jù)以下一些方面：1.顆粒物質(zhì)的粒度范圍；2.方法本身的精度；3.用于常規(guī)檢驗還是進行課題研究。用于常規(guī)檢驗應(yīng)要求方法快速、可靠、設(shè)備經(jīng)濟、操作方便和對生產(chǎn)過程有一定的指導(dǎo)意義；4.取樣問題。如樣品數(shù)量、取樣方法、樣品分散的難易程度，樣品是否有代表性等；5.要求測量粒度分布還是僅僅測量平均粒度；6.顆粒物質(zhì)本身的性質(zhì)以及顆粒物質(zhì)的應(yīng)用場合。粒度測定方法的選定顆粒濃度的分析和測量顆粒濃度測量方法濁度法光散射法

光閃爍法震蕩天平法

β射線法

1、濁度法光通過煙氣時，光吸收和散射測量光，從而減少光的強度，通過測量光的透過率來計算顆粒物濃度。方法：單光程、雙光程光源：紅光或遠紅外技術(shù)特點：可以連續(xù)監(jiān)測顆粒物濃度；因振動、溫度等因素易使光路發(fā)生偏移；光學(xué)器件易受煙氣污染，應(yīng)定期擦拭；受煙氣中顆粒物特性及尺寸分布的影響；對于濕式除塵器的場合，選用應(yīng)慎重；不適合低濃度；單光程透光度顆粒物監(jiān)測儀器

雙光程透光度顆粒物監(jiān)測儀器

2、光散射法顆粒物監(jiān)測儀器將一束光射入煙道，激光與煙塵作用產(chǎn)生散射，散射光強度與煙塵的散射截面成正比，濃度高，截面成比例增大，散射光增強，從而得到顆粒物煙塵濃度。方法：前散射法、后散射法、邊散射法光源：紅光或可見光技術(shù)特點：易安裝維護；適合低濃度；受煙氣中顆粒物特性及尺寸分布的影響；受水滴影響。后散射法顆粒物監(jiān)測儀器

3、光閃爍法顆粒物監(jiān)測儀器原理：當(dāng)顆粒物通過光束時，用檢測器檢測濁度的快速波動。波動光與平均光比值，得到顆粒物濃度。技術(shù)特點：一般單通道；能夠測低濃度塵；校零校標(biāo)困難；受低流速影響；顆粒物密度影響；液滴影響。4、β射線法顆粒物監(jiān)測儀器

原理：使體積的煙氣通過收集顆粒物的濾膜，由測量吸收的β射線確定顆粒物質(zhì)量濃度。

技術(shù)特點：直接測量質(zhì)量濃度；不受顆粒物特性影響；液滴影響；抽取式采樣存在困難。

β射線法顆粒物監(jiān)測儀器測量顆粒粒度和濃度的消光法

單顆粒子的消光效率

Lambert-Beer定律具有粒徑分布的粒子云輻射消光系數(shù)運用多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度單顆粒的消光效率因子

根據(jù)Mie散射理論，單顆粒子的散射效率因子(efficiencyfactorforscattering)和消光效率因子(efficiencyfactorforextinction)分別為

ψn：Ricatti-Bessel函數(shù),ξn_Hankel函數(shù)

m：粒子的復(fù)折射率，m=n+ik

α：粒子的尺寸參數(shù)，α=πD/λ

D：粒子直徑

其中，

為敘述方便，可以將單顆粒子的消光效率表示為測量顆粒濃度分布的消光法

單顆粒子的消光效率

Lambert-Beer定律具有粒徑分布的粒子云輻射消光系數(shù)運用多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度具有粒徑分布的粒子云輻射消光系數(shù)

N(D)：該組分顆粒的數(shù)密度

N(D)dD：單位體積內(nèi)粒徑在D~D+dD之間該組分顆粒的數(shù)目

粒子云輻射消光系數(shù)

粒子云體積濃度fv與顆粒數(shù)密度N(D)之間有如下關(guān)系:測量顆粒濃度分布的消光法

單顆粒子的消光效率

Lambert-Beer定律具有粒徑分布的粒子云輻射消光系數(shù)運用多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度Lambert-Beer定律LIiIo如果忽略輻射傳輸中粒子內(nèi)向散射的作用,輻射傳遞可以用Lambert-Beer定律進行描述:

將Mie理論計算的輻射減弱系數(shù)Kext代入上式，即可得到Lambert-Beer定律

定義平均消光效率因子Qext和體面積平均直徑Q32粒子云消光系數(shù)與顆粒體積濃度關(guān)系可寫成測量顆粒濃度分布的消光法

單顆粒子的消光效率

Lambert-Beer定律具有粒徑分布的粒子云輻射消光系數(shù)運用多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度

將粒徑分成M檔，設(shè)直徑為Di的粒子有Ni個，則積分可變?yōu)榍蠛瓦\算這個方程是基于單波長的，其中有M個未知數(shù)。如果我們進行M個波長下的測量，可以得到M個方程，由此可以得到如下的線性方程組，Ni（i=1,…,M）即可進行求解j=1,2,...,M多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度

將方程組寫成矩陣形式E=CTN，其中常數(shù)c=-πL/4

解這個方程組，即可得到各個檔的顆粒數(shù)密度Ni多波長消光法測量顆粒粒徑分布和濃度

因此求得顆粒數(shù)密度分布后，還可以轉(zhuǎn)化到以顆粒的體積或重量表示的尺寸分布Ni

分檔粒子的體積濃度fv(D)，重量濃度w(D)與顆粒數(shù)密度N(D)之間具有如下關(guān)系質(zhì)譜分析質(zhì)譜法定義定義一：測定和解析物質(zhì)的質(zhì)量譜，用以分析研究同位素豐度、物質(zhì)組分，包括化合物的碎裂過程、反響機構(gòu)、電離電壓、結(jié)合能、分子構(gòu)造和熱力學(xué)性質(zhì)等的方法。(所屬學(xué)科：機械工程等〕定義二：用電場和磁場將運動的離子(帶電荷的原子、分子或分子碎片)按它們的質(zhì)荷比別離后進行檢測的方法?！菜鶎賹W(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)等〕開展歷史1912年:世界第一臺質(zhì)譜裝置〔J.J.Thomson〕40年代:質(zhì)譜儀用于同位素測定50年代:分析石油60年代:研究GC-MS聯(lián)用技術(shù)70年代:計算機引入80年代：非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定分子的分析進一步促進了MS的開展90年代：由于生物分析的需要，一些新的離子化方法得到快速開展目前一些儀器聯(lián)用技術(shù)如GC-MS，HPLC-MS，GC-MS-MS，ICP-MS等正大行其道1898年，維恩研究了哥爾茨坦〔Goldstein〕發(fā)現(xiàn)的極隧射線，得到的結(jié)論是，它們是帶正電的射線。他用磁場和電場測量了極隧射線的偏轉(zhuǎn)，結(jié)論是它們由帶正電的粒子組成，質(zhì)量至少不比氫原子輕。大約二十年后，維恩所用的方法開展成為質(zhì)譜儀，使得人們有可能精確地測量各種原子及其同位素的質(zhì)量。W.維恩氣體放電管里從陰極孔中穿出的快速帶電原子或分子流，這種帶電粒子流與管中氣體分子的非彈性碰撞，可以引起氣體的電離和發(fā)光，如果打在固體，如玻璃放電管管壁上，還會產(chǎn)生熒光。極隧射線中不僅有正離子，還由于電荷轉(zhuǎn)移而存在中性粒子和負(fù)離子。1913年J.J.湯姆孫和F.W.阿斯頓用磁偏轉(zhuǎn)儀證實氖有兩種同位素.F.W.阿斯頓于1919年制成一臺能分辨一百分之一質(zhì)量單位的質(zhì)譜計，用來測定同位素的相對豐度，鑒定了許多同位素。但到1940年以前質(zhì)譜計還只用于氣體分析和測定化學(xué)元素的穩(wěn)定同位素。后來質(zhì)譜法用來對石油餾分中的復(fù)雜烴類混合物進行分析，并證實了復(fù)雜分子能產(chǎn)生確定的能夠重復(fù)的質(zhì)譜,之后才將質(zhì)譜法用于測定有機化合物的結(jié)構(gòu),開拓了有機質(zhì)譜的新領(lǐng)域。質(zhì)譜分析原理質(zhì)譜分析法是通過對被測樣品離子的質(zhì)荷比的測定來進行分析的一種分析方法。被分析的樣品首先要離子化，然后利用不同離子在電場或磁場的運動行為的不同，把離子按質(zhì)荷比〔m/z〕分開而得到質(zhì)譜，通過樣品的質(zhì)譜和相關(guān)信息，得到樣品的定性定量分析結(jié)果。

儀器組成MS儀器一般由進樣系統(tǒng)、電離源、質(zhì)量分析器、真空系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)構(gòu)成。

進樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器

真空系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)進樣系統(tǒng)對進樣系統(tǒng)的要求：重復(fù)性、不引起真空度降低。進樣方式：間歇式進樣直接探針進樣色譜進樣對于氣體及沸點不高、易于揮發(fā)的液體，可以用圖中上方的進樣裝置。貯樣器為玻璃或上釉不銹鋼制成，抽低真空(1Pa)，并加熱至150℃，試樣以微量注射器注入，在貯樣器內(nèi)立即氣化為蒸氣分子，然后由于壓力梯度，通過漏孔以分子流形式滲透入高真空的離子源中。對于高沸點的液體、固體,可以用探針(probe)桿直接進樣。調(diào)節(jié)加熱溫度，使試樣氣化為蒸氣。此方法可將微克量級甚至更少試樣送入電離室。探針桿中試樣的溫度可冷卻至約-100℃，或在數(shù)秒鐘內(nèi)加熱到較高溫度(如300℃左右)。故可以引入樣品量較小和蒸汽壓較低的物質(zhì)。離子源〔Ionsource〕作用：使樣品電離產(chǎn)生帶電粒子〔離子〕束的裝置離子源種類：電子電離源(EI)化學(xué)電離源(CI)快原子轟擊(FAB)電噴霧源(ESI)大氣壓化學(xué)電離(APCI)基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)激光解吸源(LD)電子轟擊離子源(EI)進入的樣品，以氣體形式進入離子源，由燈絲F發(fā)出的電子與樣品分子發(fā)生碰撞使樣品分子電離。一般情況下，燈絲F與接收極T之間的電壓為70伏，所有的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖都是在70ev下做出的。在70ev電子碰撞作用下，有機物分子可能被打掉一個電子形成分子離子，也可能會發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂形成碎片離子。由分子離子可以確定化合物分子量，由碎片離子可以得到化合物的結(jié)構(gòu)。特點：使用最廣泛，譜庫最完整；電離效率高；結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；但分子離子峰強度較弱或不出現(xiàn)〔因電離能量最高〕?；瘜W(xué)電離源(CI)有些化合物穩(wěn)定性差，用EI方式不易得到分子離子，因而也就得不到分子量。為了得到分子量可以采用CI電離方式。CI和EI在結(jié)構(gòu)上沒有多大差異?；蛘哒f主體部件是共用的。其主要差異是CI源工作過程中要引進一種反響氣體。反響氣體可以是甲烷、氨等。反響氣的量比樣品氣要大得多。燈絲發(fā)出的電子首先將反響氣電離，然后反響氣離子與樣品分子進行離子-分子反響，并使樣品氣電離化學(xué)電離的過程是一種低能量的過程，遠遠比電子轟擊離子化弱，因此是一種“軟電離〞技術(shù)。由于化學(xué)電離的碎片少，因此，主要生成高強度的分子離子峰。CI經(jīng)常被用于測量化合物的分子量。對于未知化合物，用電子轟擊源得到碎片信息，而用化學(xué)電離獲得分子量的信息

真空系統(tǒng)質(zhì)譜儀中所有部件均要處于高度真空的條件下〔離子源：10-310-5Pa；質(zhì)量分析器：10-6Pa〕，其作用是減少離子碰撞損失。真空度過低，將會引起：a〕離子源的燈絲會被大量氧燒壞b〕干擾離子源正常調(diào)節(jié)c〕用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電d〕引起額外的離子－分子反響，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化檢測器(Detector)

質(zhì)譜儀的檢測主要使用電子倍增器，也有的使用光電倍增管。右上圖是電子倍增器示意圖。由四極桿出來的離子打到高能打拿極產(chǎn)生電子，電子經(jīng)電子倍增器產(chǎn)生電信號，記錄不同離子的信號即得質(zhì)譜。信號增益與倍增器電壓有關(guān)，提高倍增器電壓可以提高靈敏度，但同時會降低倍增器的壽命，因此，應(yīng)該在保證儀器靈敏度的情況下采用盡量低的倍增器電壓。由倍增器出來的電信號被送入計算機儲存，這些信號經(jīng)計算機處理后可以得到色譜圖，質(zhì)譜圖及其它各種信息。

質(zhì)譜圖定義：以質(zhì)荷比m/z為橫座標(biāo)，以對基峰〔最強離子峰，規(guī)定相對強度為100%〕相對強度〔或稱豐度，abundance〕為縱座標(biāo)所構(gòu)成的譜圖，稱之為質(zhì)譜圖。丙酮質(zhì)譜儀性能指標(biāo)

包括靈敏度，分辨率，質(zhì)量范圍，質(zhì)量穩(wěn)定性和質(zhì)量精度等。a、靈敏度

質(zhì)譜儀的靈敏度有絕對靈敏度、相對靈敏度和分析靈敏度等幾種表示方法。絕對靈敏度是指儀器可以檢測到的最小樣品量；相對靈敏度是指儀器可以同時檢測的大組分與小組分含量之比；分析靈敏度那么是指輸入儀器的樣品量與儀器輸出的信號之比。b、分辨率質(zhì)譜儀的分辨率表示質(zhì)譜儀把相鄰兩個質(zhì)量分開的能力，常用R表示。其定義是，如果某質(zhì)譜儀在質(zhì)量M處剛剛能分開M和M+ΔM兩個質(zhì)量的離子，那么該質(zhì)譜儀的分辨率為R=M/ΔM。還有一種定義分辨的方式：如果質(zhì)量為M的質(zhì)譜峰其峰高50%處的峰寬〔半峰寬〕為ΔM。那么分辨率為R=M/ΔM。c、質(zhì)量范圍質(zhì)譜儀的質(zhì)量測量范圍表示質(zhì)譜儀所能夠進行分析的樣品的相對原子質(zhì)量〔或相對分子質(zhì)量〕范圍，通常采用以12C來定義的原子質(zhì)量單位來量度。在非精確測定質(zhì)量的場合中，常采用原子核中所含質(zhì)子和中子的總數(shù)即“質(zhì)量數(shù)〞來表示質(zhì)量的大小，其數(shù)值等于相對質(zhì)量數(shù)的整數(shù)。氣體質(zhì)譜儀的質(zhì)量測量范圍一般較小，為2~100，有機質(zhì)譜儀一般可達幾千，而現(xiàn)代質(zhì)譜儀可測量達幾萬到幾十萬質(zhì)量單位的生物大分子樣品。d、質(zhì)量穩(wěn)定性和質(zhì)量精度質(zhì)量穩(wěn)定性主要是指儀器在工作時質(zhì)量穩(wěn)定的情況，通常用一定時間內(nèi)質(zhì)量漂移的質(zhì)量單位來表示。例某儀器質(zhì)量穩(wěn)定性：0.1amu/12hr，意思是該儀器在12小時之內(nèi)，質(zhì)量漂移不超過0.1amu。

質(zhì)量精度是指質(zhì)量測定的精確程度。常用相對百分比表示，例如，某化合物的質(zhì)量為1520473amu，用某質(zhì)譜儀屢次測定該化合物，測得的質(zhì)量與該化合物理論質(zhì)量之差在0.003amu之內(nèi)，那么該儀器的質(zhì)量精度為百萬分之二十〔20ppm〕優(yōu)缺點優(yōu)點：靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，別離和鑒定同時進行等缺點：設(shè)備價格高，儀器種類繁多，不同儀器應(yīng)用特點也不同，質(zhì)譜分析法對樣品也有一定的要求從應(yīng)用角度，質(zhì)譜儀可以分為下面幾類：

有機質(zhì)譜儀：①氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀〔GC-MS〕由于質(zhì)譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質(zhì)譜儀，氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜儀，氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀等。②液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀〔LC-MS〕同樣由于質(zhì)譜儀工作原理不同，有液相色譜-四器極質(zhì)譜儀，液相色譜-離子阱質(zhì)譜儀，液相色譜-飛行時間質(zhì)譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。③其他有機質(zhì)譜儀，主要有：基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜儀〔MALDI-TOFMS〕傅立葉變換質(zhì)譜儀〔FT-MS〕

無機質(zhì)譜儀：①火花源雙聚焦質(zhì)譜儀②感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀〔ICP-MS〕③二次離子質(zhì)譜儀〔SIMS〕同位素質(zhì)譜儀氣體分析質(zhì)譜儀：主要有呼氣質(zhì)譜儀，氦質(zhì)譜檢漏儀等質(zhì)量分析器作用：依據(jù)不同方式，將離子源產(chǎn)生的不同碎片按質(zhì)荷比m/z分開。質(zhì)量分析器類型：磁分析器〔單聚焦、雙聚焦〕、飛行時間、四極濾質(zhì)器〔四極桿〕、離子阱、傅里葉變換離子盤旋共振等。1.單聚焦質(zhì)量分析器依據(jù)離子在磁場的運動行為，將不同質(zhì)量的離子分開進入分析器前，加速離子的動能為：當(dāng)具有一定動能的正離子進入垂直與離子速度方向的均勻磁場時，在磁場力的作用下，將改變運動方向作圓周運動。那么運動離心力必然和磁場力相等，故：

質(zhì)譜方程式：①②和①方向聚焦：相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；由于離子初始能量不同，經(jīng)過磁場后其偏轉(zhuǎn)半徑也不同，而是以能量大小的分開，即磁場也具有能量色散作用，這樣就會使得相鄰兩種質(zhì)量的離子很難分開，分辨率不高，適合于能量分散較小的離子源。單聚焦分析器：進入離子源的離子初始能量不為零，且能量各不相同，加速后的離子能量也不相同，運動半徑差異，難以完全聚集。離子能量分散對分辨率的影響

2.雙聚焦質(zhì)量分析器為了消除離子能量分散對分辨率的影響，通常在扇型磁場前附加一個扇型電場〔靜電分析器〕，進入電場的離子受到一個靜電力的作用，改做圓周運動：雙聚焦質(zhì)量分析器方向聚焦：相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚能量聚焦：相同質(zhì)荷比，速度(能量)不同的離子會聚靜電分析器將具有相同速度〔或能量〕的離子分成一類；進入磁分析器后，再將具有相同質(zhì)荷比而能量不同的離子進行別離。分辨率高，可達150000，但體積大。3.四極濾質(zhì)器〔四極桿質(zhì)量分析器〕由四根截面為雙曲面或圓形的棒狀電極組成，兩組電極間施加一定的直流電壓和射頻電壓，產(chǎn)生一動態(tài)電場。當(dāng)離子束進入筒形電極所包圍的空間后，離子做橫向擺動，在一定的電壓和頻率，以及一定的尺寸條件下，只有適宜的m/z的離子能夠到達收集器并發(fā)出信號，其他離子在運動的過程中撞擊在筒形電極上而被“過濾〞掉，最后被真空泵抽走。特點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小，分析速度快，常用在需要快速掃描的GC-MS連用及空間衛(wèi)星上進行分析。分辨率較高〔比磁分析器略低〕準(zhǔn)確度和精密度低于磁偏轉(zhuǎn)分析器，對質(zhì)量較高的離子有質(zhì)量歧視反響。改變電壓或者頻率就可以實現(xiàn)不同的m/z離子的檢驗4.離子阱質(zhì)量分析器雙曲線外表的中心環(huán)形電極和兩個端蓋電極形成一個勢阱——構(gòu)成可變電場(與四極質(zhì)量分析儀相似)——特定電離子在一定軌道上旋轉(zhuǎn)——改變電壓——可使相同m/z離子依次離開進入電子倍增器而別離。橫截面特點：結(jié)構(gòu)簡單；易操作；靈敏度高5.飛行時間質(zhì)量分析器利用從離子源飛出的離子其動能根本相等，但在加速電壓作用下，不同m/z的離子飛行速率不一樣：質(zhì)荷比小的離子飛行速度快，通過不同m/z的離子到達檢測器的時間不同而被檢測。特點：結(jié)構(gòu)簡單、掃描速率快、靈敏度高、質(zhì)量范圍寬可用于生物大分子、高分子聚合物等高質(zhì)量離子的分析檢測器—電子倍增器或光電倍增管

從四極桿或離子阱出來的離子被電子倍增器或光電倍增管檢測。在一個給定時間，只有一種質(zhì)荷比的離子被檢測到。在檢測器內(nèi)，離子產(chǎn)生的信號與離子總量呈正比。質(zhì)荷比與離子強度的關(guān)系圖就是質(zhì)譜圖。

對于電子倍增器，進入的離子產(chǎn)生一組電子，起到放大信號的作用。對于光電倍增器，離子轉(zhuǎn)換成光子之后，再被檢測。電子倍增器的設(shè)計簡單，而光電倍增器的壽命較長，兩種類型的檢測器都很常用。數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)是質(zhì)譜儀的一個組成局部。從數(shù)據(jù)采集、結(jié)果顯示、生成報告，都由計算機操作。分析分為兩類：定性分析定量分析-目標(biāo)化合物分析定性分析應(yīng)用質(zhì)譜圖中一條條的線段代表分子離子峰和碎片離子的質(zhì)荷比。可以使用譜庫檢索分析物的特征譜圖，根據(jù)質(zhì)譜圖來推斷化合物的結(jié)構(gòu)。在譜庫檢索時，工作站通過峰匹配將樣品質(zhì)譜圖與譜庫中的標(biāo)準(zhǔn)譜圖相比較。譜圖檢索是一種從大量化合物中進行篩選的過程。這種方法只有兩個變量，即質(zhì)荷比和相對峰強度。而質(zhì)譜圖只是化合物的特征，可能不是唯一的。對于具有相似碎裂指紋的化合物〔比方同分異構(gòu)體〕很難根據(jù)譜圖鑒別，另外，其他因素也會影響化合物的判別，此時需要通過其他方式來做進一步判斷。定量分析—目標(biāo)化合物分析目標(biāo)離子是目標(biāo)化合物的離子特征，即在相近保存時間下，用以此化合物區(qū)分于另一個化合物。提取離子色譜圖可以用于化合物的定量分析。GC-MS定量分析方法類似于色譜法定量分析。由GC-MS得到的總離子色譜圖或質(zhì)量色譜圖，其色譜峰面積與相應(yīng)組分的含量成正比，假設(shè)對某一組份進行定量測定，可以采用色譜分析法中的歸一化法、外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法等不同方法進行。

由于質(zhì)譜分析具有靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，別離和鑒定同時進行等優(yōu)點，質(zhì)譜技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于化學(xué)，化工，環(huán)境，能源，醫(yī)藥，運動醫(yī)學(xué)，刑偵科學(xué)，生命科學(xué)，材料科學(xué)等各個領(lǐng)域，并且隨著技術(shù)的提高，將會有一個更加美好的前景。

生物質(zhì)譜技術(shù)在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用傳統(tǒng)的對單個蛋白質(zhì)進行研究的方式已無法滿足后基因組時代的要求。在20世紀(jì)90年代中期，國際上產(chǎn)生了一門新興學(xué)科——蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)。在蛋白質(zhì)組學(xué)研究流程中，蛋白質(zhì)鑒定是最關(guān)鍵的一環(huán)，而質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)研究中必不可少的工具，并已成為蛋白質(zhì)組研究中的主要支撐技術(shù)。目前，生物質(zhì)譜的開展趨勢是將不同類型的質(zhì)量分析器串聯(lián)起來，以提高質(zhì)譜的工作性能和適用范圍。采用生物質(zhì)譜技術(shù)對蛋白質(zhì)的復(fù)雜性進行分析，較之傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確，更加靈敏，所需樣品量大大減少，一天就能完成上千個樣本的分析，從而縮短了科研時間，使對蛋白質(zhì)進行大規(guī)模分析、鑒定成為可能。由此可見，生物質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)對于蛋白質(zhì)組學(xué)的研究具有里程碑的意義。質(zhì)譜分析技術(shù)的應(yīng)用在組合化學(xué)中的應(yīng)用組合化學(xué)是一門交叉性科學(xué)，以有機化學(xué)為根底，與生物化學(xué)、藥物化學(xué)緊密結(jié)合，并涉及到數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計算機等多門學(xué)科。用傳統(tǒng)的方法研究新藥的缺點：從初始先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)到試用于臨床研究的藥物候選分子確定需1---2年時間。利用質(zhì)譜法，可將分析速度提高10倍，與合成速度相匹配，因而成為首選的分析方法。到目前為止，已有三種質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于組合化合物庫的樣品分析。質(zhì)譜在組合化學(xué)中的應(yīng)用主要分成兩大類：①檢測固相產(chǎn)物和固相反響；②從化合物庫中確定活性化合物的結(jié)構(gòu)QQ400。有機質(zhì)譜分析技術(shù)除了以上四個方面的應(yīng)用之外，在其他方面的應(yīng)用就不再一一列舉，總之，它已成為各個領(lǐng)域研究中強有力的工具。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，有機質(zhì)譜分析技術(shù)還將拓展更廣闊的應(yīng)用天地，迎接更多新的挑戰(zhàn)。質(zhì)譜分析技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)譜分析技術(shù)的應(yīng)用食品平安檢測領(lǐng)域應(yīng)用 民與食為天，食品平安問題是關(guān)系到國計民生的問題。特別是隨著人們生活水平的提高，食品平安問題引起了空前的廣泛關(guān)注。標(biāo)準(zhǔn)GB/T19648-2006用氣相色譜-質(zhì)譜法測定水果和蔬菜中500種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量。標(biāo)準(zhǔn)GB/T19649-2005用氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定糧谷中405中農(nóng)藥多殘留量。標(biāo)準(zhǔn)GB/T19426-2003用氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定蜂蜜、果汁和果酒中304中農(nóng)藥多殘留量。標(biāo)準(zhǔn)GB/T19650-2005用氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定動物組織中437種農(nóng)藥多殘留量。另外，目前已有研究者選擇GC-MS/SIM與大體積進樣技術(shù)結(jié)合，測定蔬菜、水果中包括有機磷、氨基甲酸酯、有機氯類、菊酯類在內(nèi)的17中農(nóng)藥殘留。同時也有用高效液相色譜-離子阱質(zhì)譜儀，能同時鑒定和檢測火鍋料中蘇丹染料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。環(huán)境檢測領(lǐng)域應(yīng)用隨著社會開展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。環(huán)境污染問題主要表達在環(huán)境中空氣的污染，水體的污染以及土壤的污染三方面。利用氣相色譜-選擇離子監(jiān)測質(zhì)譜檢測環(huán)境空氣中痕量酚類化合物。