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常见的质谱电离方式有哪些

2021.7.15

  电子离子化:电子电离(EI)为很多人所熟知。EI,通常将样品暴露在70eV的电子下,被称为"硬"技术。电子与目标分子互作用的能量,通常要比分子的化学键要强的多,因此分子发生电离。过量的能量按照特定方式打开化学键。结果产生能够预见的、可鉴别的碎片,通过这些碎片,我们能够推测出分子结构。这些能量可将单个电子激发,从分子外层逸出,形f成正离子自由基,得到丰富的碎片波谱。不同于"较软"的大气压电离技术,波谱响应会受到离子源设计特征的影响,EI技术完全独立于离子源的设计。同一化合物在一台EI质谱仪产生的图谱与另一台EI质谱仪得到的图谱非常相似,基于这一原理,可建立图谱库,将未知化合物的谱图与参照谱图比较。

  化学电离:是分子过度裂解的称为"软"技术。化学电离(CI)通过一较温和的质子转移过程生成离子,有利于分子离子的生成。将样品暴露到大量的溶剂气体,如甲烷形成质子化的分子离子(M+H)。反向过程将形成负离子。在一些情况下,质子被转移到气体分子上,形成负离子(M-H)。采用EI分析时,碎片丰富的化合物,有时可采用CI分析,以增加分子离子的丰度。类似于EI,样品必须具有热稳定性,因为在离子源里,被测物需要加热气化。对起始电离步骤,CI的电离机理依赖于EI,但是在离子源里是有高压化学反应气体,比如甲烷、异丁烷或氨。比被测物(R)的浓度高很多反应气体通过电子电离作用,发生电离,起初产生R+t,溶剂离子。R+离子与中性R分子发生碰撞,形成稳定的次级离子,其具有反应性,然后通过离子分子反应,使被分析物分子(A)离子化.

  负离子化学电离:对含捕获电子基团(例如,氟原子或硝基苄基)的被测物,能形成负离子化学电离(NCI)。比EI的灵敏度提高了很多倍(据报道,在某种情况下可提高100到1000倍以上)。NCI广泛应用于各种小分子,这些小分子通过或能够被化学修饰,促进电子捕获。在负离子中,有两类主要的负离子形成机制:电子捕获和反应物离子化学离子化。在CI条件下,电负分子能够捕获热电子,产生负离子。实际上的负离子化学电离,通过被测化合物(AH)与带负电的反应离子(R-或R-)之间反应引起电离。可能存在几类离子分子反应的类型,最常见的是脱质子反应。

  电喷雾电离:"大气压电离"(API)的最重要的技术是ESI,ESI为各相关技术提供了基础,这些相关技术能在大气压,而不是在真空(托)下形成离子。样品溶解在极性溶剂中(一般比GC上使用的溶剂更难挥发),然后泵入不锈钢毛细管,不锈钢上施加2000到4000V的电压。当液体在大气压下,从毛细管流出时,液体被雾化,被雾化的液滴进一步去溶剂,释放出离子进入质谱仪。在静电吸引和真空联合效应下,诱导电离生成这些气态离子。

  大气压化学电离:虽然大气压化学电离(APCI)技术与ESI同时发布,但是在1985年Fenn的研究成果发布,ESI很快商业化,而直到此时,APCI也没有广泛被采用。在1973年,Horning首次提出APCI,采用包括HPLC在内的各种导入技术,分析挥发性组分。APCI的附加功能是,将ESI难以转化为气相离子的被测物,即那些极性很小且易挥发的被测物经浓缩相(或液体)导入质谱仪。不同于ESI,APCI通过在热的气流中蒸发引导液,将中性被测物转化为气相。化学电离依赖于电荷在反应离子和目标分子之间的转移,产生可被分析的目标离子。大多数情况下,以阳离子模式在目标分子与小的H+离子之间形成加合物,虽然与盐的加合物也比较常见。

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