質譜分析法(mass spectrometry, MS)是一種強大的分析技術,它通過將化合物轉化為離子並碎片化,然後根據這些離子的質荷比(mass-to-charge ratio)進行分離和檢測,從而實現對化合物成分和結構的分析。以下是質譜分析的基本原理和工作過程:
樣品引入與電離:
樣品通過導入系統進入離子源,在這裡被電離成離子和碎片離子。電離可以通過多種方式進行,如電子撞擊、化學電離或電噴霧電離等。
質量分析:
電離後的離子進入質量分析器,這是質譜儀的核心部分。在這裡,離子根據其質荷比被分離。
對於四極桿質譜系統,離子在電場和磁場的作用下按照質荷比的不同路徑運動,從而實現分離。
檢測與記錄:
分離後的離子依次到達檢測器,產生的信號經過放大和記錄,形成質譜圖。質譜圖提供了關於樣品中不同離子種類和相對豐度的信息。
電噴霧電離(ESI)原理:
電噴霧電離是一種軟電離技術,適用於生物大分子如蛋白質和多肽的分析。
在正離子模式下,電噴霧電離針相對於真空採樣孔保持高的正電勢,使得溶液中的正離子和負離子在高壓電場的作用下分離。
當靜電場力與液體表面張力平衡時,液體表面形成所謂的「泰勒錐」。隨著電場強度的增加,液滴從泰勒錐尖端濺射出來,形成帶電的液滴。
隨著溶劑的揮發和液滴面積的減小,表面電荷與表面面積的比率增加,直到電荷排斥足以克服表面張力並使液滴濺射。這一過程稱為「不均勻開裂」。
通過上述過程,質譜分析法能夠提供關於樣品中離子種類和相對豐度的詳細信息,從而為化學和生物分析提供強大的支持。