【正文】 近代分析測試技術(shù) 主講： 張捷 近代分析測試技術(shù) 學(xué)習(xí)本課程的必要性 社會： 體育（興奮劑）、生活產(chǎn)品質(zhì)量（魚新鮮度、食品添加劑、農(nóng)藥殘留量）、環(huán)境質(zhì)量（污染實(shí)時檢測）、法庭化學(xué)（ DNA技術(shù)，物證）。 化學(xué)： 新化合物的結(jié)構(gòu)表征、分子層次上的分析方法。 生命科學(xué)： DNA測序、活體檢測。 藥物： 天然藥物的有效成分與結(jié)構(gòu)，構(gòu)效關(guān)系研究。 地學(xué)與環(huán)境科學(xué)： 地質(zhì)分析、環(huán)境監(jiān)測、污染物分析。 材料科學(xué)： 新材料、結(jié)構(gòu)與性能。 外層空間探索： 微型、高效、自動、智能化儀器。 現(xiàn)代分析測試技術(shù)所應(yīng)用的領(lǐng)域 近代分析測試技術(shù) 儀器分析所學(xué)的主要內(nèi)容 ? 電化學(xué)技術(shù) ? 光譜分析技術(shù) 原子發(fā)射、原子吸收、紫外 可見吸收、紅外吸收分析、分子熒光 ? 色譜技術(shù) 氣相色譜、高效液相色譜 近代分析測試技術(shù)概述 本課程所講授的內(nèi)容 ? 質(zhì)譜及其連用技術(shù) ? 核磁共振波譜分析技術(shù) ? X射線衍射分析技術(shù) ? 電子顯微鏡分析 ? 熱分析技術(shù) ? 其他儀器分析方法 質(zhì)譜及其連用技術(shù) 近代分析測試技術(shù)概述 ? 質(zhì)譜技術(shù)（ MS） 研究物質(zhì)在氣化解離成不同碎片離子時的質(zhì)荷比技術(shù) 。 ? 質(zhì)譜連用技術(shù) ? 氣相色譜 質(zhì)譜連用技術(shù)（ GCMS） ? 液相色譜 質(zhì)譜連用技術(shù) （ LCMS） ? 磁共振波譜技術(shù) ? 核磁共振技術(shù)（ NMR） 檢測分子在外加高磁場作用下原子核對射頻輻射的吸收的分析技術(shù) 。 ? 順磁共振技術(shù)（電子自旋順磁共振波譜技術(shù)）（ EPR） 研究一個或幾個未成對電子分子體系在高磁場作用下對射頻輻射的吸收技術(shù) 。 近代分析測試技術(shù)概述 ? X－射線光譜技術(shù) ? X— 射線熒光光譜 檢測分子受 X— 射線照射后產(chǎn)生的熒光譜線的分析技術(shù)。 ? X— 射線衍射法 檢測由不同晶格結(jié)構(gòu)對 X— 射線所產(chǎn)生的不同衍射角的分析技術(shù)。 近代分析測試技術(shù)概述 ? 透射電鏡技術(shù)（ TEM） 利用電子在磁場中的運(yùn)動與光線在介質(zhì)中的傳播相似的原理研制的顯微技術(shù)。 ? 掃描顯微技術(shù) ? 掃描電子顯微鏡（ SEM） ? 其他顯微分析儀器 ? X射線電子能譜儀 ? 原子力顯微鏡（ AFM） 近代分析測試技術(shù)概述 顯微技術(shù) ? 熱分析（ Thermal Analysis） 在程序控溫下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度的關(guān)系的一類技術(shù)。 近代分析測試技術(shù)概述 ? 其他儀器分析方法 ? 光子能譜法 ? 激光拉曼光譜法 ? 化學(xué)發(fā)光分析法等 近代分析測試技術(shù)概述 授課和考試形式： 近代分析測試技術(shù)理論部分（ 2個學(xué)分） 17周理論課程（ 34學(xué)時） 考試：閉卷考試 近代分析測試技術(shù)概述 近代分析測試技術(shù)概述 第一章 質(zhì)譜分析法 ? 質(zhì)譜法的基本原理 ? 質(zhì)譜儀 ? 質(zhì)譜及主要離子峰的類型 ? 質(zhì)譜法的應(yīng)用 第一節(jié)、質(zhì)譜法的基本原理 一 、 概述 ? 質(zhì)譜分析法是在高真空系統(tǒng)中測定樣品的分子離子及碎片離子質(zhì)量 ， 以確定樣品相對分子質(zhì)量及分子結(jié)構(gòu)的方法 。 ? 化合物分子受到電子流沖擊后 ， 形成的帶正電荷分子離子及碎片離子 ， 按照其質(zhì)量 m和電荷 z的比值 m/z（ 質(zhì)荷比 ） 大小依次排列而被記錄下來的圖譜 ， 稱為質(zhì)譜 。 m / z1 52 94 35 78 59 9 1 1 3 1 4 27 1近代分析測試技術(shù)概述 質(zhì)譜分析特點(diǎn)： ? 應(yīng)用范圍廣； ? 靈敏度高 ， 樣品用量少； ? 分析速度快 ， 并可實(shí)現(xiàn)多組分同時測定； ? 與其它儀器相比 ， 儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 價格昂貴 ， 使用及維修比較困難； ? 對樣品有破壞性 ， 無法回收 。 近代分析測試技術(shù)概述 質(zhì)譜分析的發(fā)展 ? 第一臺質(zhì)譜儀： 1912年 ， J. J. Thomson； ? 早期應(yīng)用：原子質(zhì)量 、 同位素相對豐度等； ? 40年代：高分辨率質(zhì)譜儀出現(xiàn) ， 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析； ? 60年代末：色譜 質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn) ， 有機(jī)混合物分離分析； ? 80年代以來：迅速發(fā)展 。 ? 同位素質(zhì)譜 、 有機(jī)質(zhì)譜 、 無機(jī)質(zhì)譜 。 近代分析測試技術(shù)概述 二、質(zhì)譜法的產(chǎn)生機(jī)理及基本過程 1. 產(chǎn)生機(jī)理 ? 質(zhì)譜法是將樣品置于高真空中 （ ＜ 103 Pa） ， 并受到高速電子流或強(qiáng)電場等作用 ，失去外層電子而生成分子離子 ， 或化學(xué)鍵斷裂生成各種碎片離子 ， 然后將分子離子和碎片離子引入到一個強(qiáng)的正電場中 ， 使之加速 ， 加速電位通常用到 6~8kV。 22mvzV ?近代分析測試技術(shù)概述 ? 但是不同質(zhì)荷比 （ m/z） 的離子具有不同的速度 ， 利用離子不同質(zhì)荷比及其速度差異 ， 質(zhì)量分析器可以將其分離 ， 然后由檢測器測量其強(qiáng)度 ， 記錄后得到一張以質(zhì)荷比為橫坐標(biāo) ， 以相對強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的質(zhì)譜圖 。 m / z1 52 94 35 78 59 9 1 1 3 1 4 27 1近代分析測試技術(shù)概述 質(zhì)譜分析的四個過程 ① 通過合適的進(jìn)樣裝置將樣品引入并進(jìn)行氣化； ② 氣化后的樣品引入到離子源進(jìn)行電離 — 離子化過程； ③ 電離后的離子經(jīng)過適當(dāng)?shù)募铀俸筮M(jìn)入質(zhì)量分析器 ， 按不同的質(zhì)荷比 （ m/z） 進(jìn)行分離； ④ 經(jīng)檢測 、 記錄 ， 獲得一張譜圖 。 進(jìn)樣系統(tǒng) 離子源 質(zhì)量分析器 記錄（質(zhì)譜圖） 檢測器 近代分析測試技術(shù)概述 第二節(jié)、質(zhì)譜儀 ? 質(zhì)譜儀按用途分： ? 同位素質(zhì)譜儀 （ 測定同位素 ） 、 無機(jī)質(zhì)譜儀 （ 測定無機(jī)化合物 ） 、有機(jī)質(zhì)譜儀 （ 測定有機(jī)化合物 ） 等 。 ? 根據(jù)質(zhì)量分析器的工作原理分： 靜態(tài)儀器：采用穩(wěn)定磁場 ， 按空間位置區(qū)分不同質(zhì)荷比的離子 單聚焦和雙聚焦質(zhì)譜儀 動態(tài)儀器：采用變化的電磁場 ， 按時空來區(qū)分不同質(zhì)荷比的離子 飛行時間和四極濾質(zhì)器式質(zhì)譜儀 近代分析測試技術(shù)概述 質(zhì)譜儀的組成 進(jìn)樣系統(tǒng) 離子源 質(zhì)量分析器 檢測器 ? 質(zhì)譜儀一般由進(jìn)樣系統(tǒng) 、 離子源 、 質(zhì)量分析器 、 檢測器和記錄系統(tǒng)等組成 ， 還包括真空系統(tǒng)和自動控制數(shù)據(jù)處理等輔助設(shè)備 。 近代分析測試技術(shù)概述 一、真空系統(tǒng) ? 質(zhì)譜儀的離子產(chǎn)生及經(jīng)過系統(tǒng)必須處于高真空狀態(tài) 離子源： 104~ 105 Pa 質(zhì)量分析器： 106 Pa ? 如果真空度過低 ， 則： ① 大量氧會燒壞離子源的燈絲； ② 會使本底增高 ， 干擾質(zhì)譜圖； ③ 引起額外的離子 分子反應(yīng) ， 改變裂解模型 ， 使質(zhì)譜解析復(fù)雜化； ④ 干擾離子源中電子束的正常調(diào)節(jié)； ⑤ 用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電等 。 近代分析測試技術(shù)概述 二、進(jìn)樣系統(tǒng) ? 對進(jìn)樣系統(tǒng)的要求：重復(fù)性 、 不引起真空度降低 。 ? 進(jìn)樣方式： 間歇式進(jìn)樣 直接探針進(jìn)樣 色譜進(jìn)樣 近代分析測試技術(shù)概述 近代分析測試技術(shù)概述 ? 對于氣體及沸點(diǎn)不高、易于揮發(fā)的液體，可以用圖中上方的進(jìn)樣裝 置。貯樣器為玻璃或上釉不銹鋼制成