二手质谱仪是一种用于分析物质成分和结构的精密科学仪器,在化学、物理学、生物学、环境科学等众多领域发挥着关键作用。其工作原理基于对带电粒子在电磁场中运动行为的精确测量。样品首先被离子化,转化为带电离子。这些离子在电场中被加速,随后进入磁场。在磁场作用下,离子会发生偏转,不同质荷比(离子质量与电荷数之比)的离子偏转程度不同,从而在检测器上形成特定的信号分布,即质谱图。通过分析质谱图上各峰的位置、强度等信息,就能确定样品中不同成分的分子量、结构以及相对含量。
二手质谱仪其主要作用可概括为以下几个方面:
1、确定物质的相对分子质量
质谱仪能通过离子的质荷比信号,直接给出物质的分子量信息。例如,在有机化学中,可通过质谱图中的分子离子峰(M⁺)快速确定化合物的相对分子质量,为未知物的结构鉴定提供关键依据。
对于大分子物质(如蛋白质、多肽),通过软电离技术(如电喷雾电离ESI、基质辅助激光解吸电离MALDI),可测得其准确分子量,助力生物大分子的表征。
2、分析物质的化学组成与结构
成分定性分析:通过质谱图中特征离子的质荷比,结合数据库检索(如NIST质谱库),可确定样品中含有的元素、官能团或化合物种类。例如,环境检测中可通过质谱识别水中的污染物(如农药残留、重金属离子)。
结构解析:质谱图中的碎片离子峰反映了分子的断裂方式,结合碎片规律可推断化合物的分子结构。例如,在药物研发中,通过分析药物代谢产物的质谱碎片,可明确代谢路径和产物结构。
3、定量分析物质含量
基于“离子信号强度与物质浓度成正比”的原理,质谱仪可对样品中目标成分进行定量分析。结合色谱(如气相色谱GC、液相色谱LC)联用技术(如GC-MS、LC-MS),能实现复杂样品中微量成分的精准定量(检测限可达ppb甚至ppt级别)。
应用场景包括:食品中添加剂或毒素的含量检测、血液中药物浓度监测、环境中污染物的含量分析等。
4、研究物质的同位素组成
质谱仪可精确测量不同同位素的质荷比差异,从而分析物质中同位素的丰度比。例如:
在地质学中,通过测量碳同位素(¹²C/¹³C)、氧同位素(¹⁶O/¹⁸O)的比例,可推断岩石或化石的形成年代、古环境温度等。
在生物学中,利用稳定同位素标记(如¹⁵N标记氨基酸),通过质谱追踪物质在生物体内的代谢路径。
5、表征生物大分子的特性
在生命科学领域,质谱仪是蛋白质组学、代谢组学研究的核心工具:
可鉴定蛋白质的氨基酸序列(通过肽段质谱分析)、翻译后修饰(如磷酸化、糖基化),揭示蛋白质的功能与调控机制。
分析生物样本(如血液、尿液)中的代谢物组成,寻找疾病标志物(如癌症早期诊断的潜在指标)。
6、环境与安全检测
快速筛查环境中的有毒有害物质,如大气中的挥发性有机物(VOCs)、水中的持久性有机污染物(POPs)、土壤中的重金属等。
在安检领域,可用于检测爆炸物、毒等违禁品的特征离子,实现快速识别(如机场、车站的痕量物质检测)。