一、不同離子的概念

1、分子離子分子被電子束轟擊失去一個電子形成的離子稱為分子離子。分子離子用 M+表示。分子離子是一個游離基離子。在質譜圖中與分子離子相對應的峰為分子離子峰。分子離子峰的質荷比就是化合物的相對分子質量, 所以,用質譜法可測分子量。

2、同位素離子含有同位素的離子稱為同位素離子。在質譜圖上,與同位素離子相對應的峰稱為同位素離子峰。

3、碎片離子分子離子在電離室中進一步發生鍵斷裂生成的離子稱為碎片離子。

4、重排離子經重排裂解產生的離子稱為重排離子。其結構并非原來分子的結構單元。在重排反應中，化學鍵的斷裂和生成同時發生, 并丟失中性分子或碎片。

5、奇電子離子與偶電子離子具有未配對電子的離子為奇電子離子。這樣的離子同時也是自由基，具有較高的反應活性。無未配對電子的離子為偶電子離子。

6、多電荷離子分子中帶有不止一個電荷的離子稱為多電荷離子。當離子帶有多電荷離子時，其質核比下降，因此可以利用常規的四極質量分析器來檢測大分子量化合物。

7、亞穩離子從離子源出口到檢測器之間產生的離子。即在飛行過程中發生裂解的母離子。由于母離子中途已經裂解生成某種離子和中性碎片，記錄器中只能記錄這種離子，也稱這種離子為亞穩離子，由它形成的質譜峰為亞穩峰。

8、準分子離子比分子量多或少 1 質量單位的離子稱為準分子離子，如：(M+H)+， (M-H)+。其不含未配對電子，結構上比較穩定。

二、分子離子峰

1、分子離子峰強度分子離子是質譜圖中最有價值的信息，它不但是測定化合物分子量的依據，而且可以推測化合物的分子式，用高分辨質譜可以直接測定化合物的分子式。

一般來講，從分子中失去的電子應該是分子中束縛最弱的電子，如雙鍵或叁鍵的π電子，雜原子上的非鍵電子。

分子離子的豐度主要取決于其穩定性和分子電離所需要的能量。易失去電子的化合物，如環狀化合物、雙鍵化合物等，其分子離子穩定、分子離子峰較強;而長碳鏈烷烴、支鏈烷烴等正與此相反。

各類化合物分子離子穩定性次序大致為：芳香環(包括芳香雜環)>共軛烯>烯>脂環>硫醚、硫酮>酰胺>酮>醛>直鏈烷烴>醚>酯 >胺>羧酸>腈>伯醇>仲醇>叔醇>高度支鏈烴。

芳環 (包括芳雜環) 、脂環化合物、硫醚、硫酮、共軛烯分子離子峰比較明顯，直鏈酮、酯、酸、醛、酰胺、鹵化物等通常顯示分子離子峰，脂肪族醇、胺、亞硝酸酯、硝酸酯、硝基化合物、腈類及多支鏈化合物容易裂解, 分子離子峰通常很弱或不出現。分子離子峰不出現或豐度極低難以確認，可根據不同情況改變實驗條件予以驗證。

(1)降低轟擊電子的能量將常用的70eV 改變15eV 以減少形成的分子離子繼續斷裂的幾率，降低了碎片離子的豐度，使分子離子峰的相對豐度增加，從而可能辨認出分子離子。

(2)用CI, FI, FD等軟電離方法降低轟擊電子能量的結果會使儀器的靈敏度下降，雖然分子離子峰的豐度有所提高，但離子的絕對強度降低，一些由于熱不穩定和低揮發性等原因而不出現分子離子峰的化合物，用這種辦法不會得到預期的效果，這時可采取各種軟電離的辦法，雖然碎片離子大量減少，但可以突出分子離子峰。

(3)降低樣品的氣化溫度氣化溫度的降低可以減少分子離子進一步斷裂的可能性，分子離子峰的相對豐度增加。如三十烷烴在340℃時氣化，不出現分子離子峰，改變70℃氣化時分子離子峰的豐度接近基峰。

(4)制備衍生物某些化合物不易揮發或熱穩定性差，可以衍生化處理。例如，可將某有機酸制備成相應的酯，酯容易氣化，而且易得到分子離子峰，由此來推斷有機酸的分子量。

2、分子離子峰的識別解析時一般把譜圖中最高質荷比的離子假設為分子離子，后用分子離子的判別標準一一對比，若被檢查離子不符其中任何一條標準，則它一定不是分子離子;若被檢查離子符合所有條件，則它有可能是分子離子。分子離子的判別可以參考如下標準：

(1)分子離子必須是奇電子離子。由于有機分子都是偶電子，所有失去一個電子生成的分子離子必是奇電子離子。

(2)是否符合氮規則 (Nitrogen Rule) 。有機化合物的分子量是偶數或奇數與所含有的氮原子的數目有關。凡不含氮原子或含偶數個氮原子的化合物，其分子量必為偶數;含奇數個氮原子的化合物，其分子量必為奇數，這就是所謂的氮規則。

(3)合理的中性碎片的丟失。這些中性碎片可能是小分子或者自由基基團。這些中性碎片有著特殊的質量數，m/z最高值與鄰近的碎片離子之間應有一個合理的質量差。

例如：M+丟失一個質子H、CH3、H2O,C2H4等是合理的。如果這個質量差落在4~14和21~25之間就是不合理的，也即如果在M-4到M-13的范圍內存在峰，則說明原所假定的分子離子峰不是分子離子峰。

三、碎片離子

碎片離子的質荷比及其豐度在質譜數據中占很大比例。碎片離子的相對豐度與分子結構有密切關系，高豐度的碎片峰代表分子中易于裂解的部分，如果有幾個主要碎片峰，并且代表著分子的不同部分，則由這些碎片峰就可以粗略地把分子骨架拼湊起來。質譜解析的大量工作就是分析碎片離子的形成過程。

1、α斷裂分子失去電子，形成游離基離子，它的電子有強烈的成對傾向，電子轉移與鄰近原子形成一個新鍵，同時鄰近原子的α鍵斷裂。因此，這種斷裂通常稱為“α”斷裂反應。

(1)飽和雜原子：雜原子的孤對電子電離能較低，很容易去失，形成游離基離子，進而發生α斷裂，如：

(2)不飽和雜原子：例如羰基化合物的α斷裂過程如下：

(3)烯烴類的烯丙位裂解：

上述反應的進行與游離基中心給電子傾向有密切的關系。氮原子給電子能力很強，α斷裂在脂肪族胺中占主導地位，其次是氧族元素，由給電子能力的差別造成的α斷裂反應的難易程度按下列順序排列：N>S、O、π，R>Cl、Br>H。當一個化合物有幾個α鍵時，最容易去失的是最大的烷基游離基。

2、i斷裂（誘導斷裂）誘導斷裂是由正電荷誘導、 吸引一對電子而發生的斷裂, 其結果是正電荷的轉移。誘導斷裂常用i來表示。一般情況下，電負性強的元素誘導力也強。在有些情況下，誘導斷裂和α斷裂同時存在。由于i斷裂需要電荷轉移，因此，i斷裂不如α斷裂容易進行。

表現在質譜中，相應α斷裂的離子峰強，i斷裂產生的離子峰較弱。i斷裂和α斷裂同時存在，α斷裂的幾率大于i斷裂。但由于α斷裂生成的m/z 59還有進一步的斷裂，因此在的質譜中，m/z59并不比m/z 29強。

3、σ斷裂如果化合物分子中具有σ鍵，如烴類化合物，則會發生σ鍵斷裂。σ鍵斷裂需要的能量大，當化合物中沒有π電子和n電子時，σ鍵的斷裂才可能成為主要的斷裂方式。斷裂后形成的產物越穩定，這樣的斷裂就越容易進行，陽碳離子的穩定性順序為叔>仲>伯。因此，碳氫化合物最容易在分支處發生鍵的斷裂。并且，失去最大烷基的斷裂最容易進行。

4、重排開裂重排開裂時涉及到兩個鍵的斷裂，脫去一個中性分子，同時發生H重排。重排的結果產生了在原化合物中不存在的結構單元的離子。

(1)麥氏重排(Mclafferty rearrangement)分子離子或碎片離子結構中有雙鍵，且在γ位上有H原子的正離子都能發生麥氏重排。在開裂中，γ位上的H通過六元環過渡態的遷移到電離的雙鍵碳或雜原子上，同時烯丙鍵斷裂，生成中性分子和碎片離子。

醛、酮、羧酸、酯、酰胺、碳酸酯、磷酸酯、肟、腙、烯、炔以及烷基苯等的含有γ-H的有機化合物很容易發生麥氏重排。

(2)逆迪爾斯一阿爾德重排(retro Diels-Alder fragmentation,RDA)對具有環內雙鍵結構的化合物能發生RDA開裂，一般生成一個帶正電荷的共軛二烯自由基和一個中性分子。

(3)脫去小分子化合物的重排在一些醇類、硫醇類、鹵代烴等有機化合物分子的質譜中經常出現脫去水、硫化氫、鹵化氫等小分子化合物而生成的碎片離子。醇非常容易脫去水分子，所以醇類化合物的分子離子峰相對豐度很小，甚至不出現分子離子峰。

(4)復雜開裂復雜開裂是指在有機化合物的質譜中，經常出現離子中兩個或兩個以上化學鍵連續發生斷裂生成碎片的過程。除了重排反應以外，環狀化合物的質譜碎裂也是如此。復雜斷裂一般是指環狀化合物發生的多個鍵斷裂，有時涉及一個氫原子的轉移。

(5)骨架重排骨架重排是指在有機化合物裂解過程中，部分基團如甲基、芳香基以及含O、N、S等的基團發生遷移，生成一些小的中性碎片、自由基離子等的過程。常見的中性碎片如CO、SO、SO2. S2. CH=CH等。如蒽醌發生芳基遷移，存在下列裂解：

四、質譜常見問題解析

1、質譜不出峰的可能原因？

解析：

1)進樣系統與離子源沒連接或有漏液

2)六通閥漏液

3)霧化氣沒開

4)噴霧電壓沒有

5)離子進入分析器的離子通道堵塞

6)噴霧毛細管堵塞

2、如何根據樣品選擇離子源？

解析：

可根據分子量的大小、極性。APCI適合小分子，極性小的化合物;ESI適合分析的分子量范圍較大、分子要求帶有一定極性。一般先考慮用ESI分析，如果極性實在太小，才想到用APCI。

3、等度還是梯度洗脫如何選擇？

解析：

其實只做一兩個化合物，是等度洗脫好，速度快，但也并非越快越好，特別在分析生物樣品時，考慮到基質效應，保留因子控制在2-3左右較好。梯度洗脫適合分析多個結構不同的物質，如化合物與代謝產物一同鑒定的時候，比如苷和苷元的一同測定。另外很多做合成化學的分析實驗室用的也是一通用的梯度洗脫方法，一個方法搞定大部分樣品。一般來說對于組成簡單的樣品可以采用等度洗脫，而對于那些復雜的樣品分離通常需要進行梯度洗脫。

4、氣質和液質系統對比？

解析：

除了采用的分離手段不同(氣相和液相)外主要的區別在于真空系統和電離方式。氣質的真空系統比較簡單，只要一個小的機械泵和一個分子渦輪泵就可以了。液質的機械泵要比氣質大，需要兩個分子渦輪泵。氣質的電離方式有電子電離(EI)和化學電離(CI)。液質的電離方式有電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學電離(APCI)和大氣壓光電離(APPI)。

5、APCI和ESI的不同點？

解析：

1)離子產生的方式不同。APCI利用電暈放電離子化，氣相離子化。ESI利用離子蒸發，液相離子化。

2)能被分析的化合物類型不同。APCI適合弱極性，小分子化合物，且具有一定的揮發性;ESI 極性化合物和生物大分子。

3)流速不同。ESI一般流速較小，約0.001到0.25 mL/min，APCI 相對較大，約0.2到2 mL/min。

4)多電荷。APCI不能生成一系列多電荷離子，所以不適合分析大分子;ESI 能生成一系列多電荷離子，特別適用于蛋白，多肽類等生物分子。

6、CID和CAD區別？

解析：

CID，碰撞誘導解離。通常在真空接口處調節電壓發生CID現象，一般是去除溶劑，如果電壓增大，也會產生碎片離子。這是一級質譜的原理。CAD碰撞活化解離。做二級質譜時，選擇的母離子進入Q2后，碰撞活化產生子離子，這個過程稱為 CAD。以API3200譜儀為例，CID指的是Q0里面的誘導碰撞的氣體，CAD指的是Q3里面的誘導碰撞氣體。也就是說，在這里的CID&CAD都是指氮氣。

7、氮氣發生器該使用嗎？

解析：

氮氣發生器的工作原理是分離空氣，電解膜的負極側發生氧化反應，“吃掉”空氣中的氧化性氣體，在正極側還原，空氣流過電解池后就只剩下氮氣和惰性氣體。故國內發生器的純度大多標有“相對含氧量”。氮氣的純度和空氣流速、有效分解面的長度、電解電勢的強弱都有關系。這種分離方法也決定了氮氣的純度不可能做的很高。加入電解質的作用就是提高水的導電率，使電化學反應能順利進行。發生器對質譜的影響有一點常常被忽略，就是發生器內的開關電源工作時會對電網電壓造成一定的干擾(壓縮機的啟動和停止也會)。

8、串聯質譜如何定量？

解析：

串聯質譜定量時,是以后面產生的碎片峰(子離子)定量。但是這一子離子是由母離子在碰撞室產生的特征性碎片，所以用MRM定量靈敏度會比用SIM定量好很多。建立方法的步驟是：用一定溶度的標準品溶液(1-10 ug/mL)調諧化合物的一級質譜條件，找到母離子的最佳質譜條件。然后對母離子進行打碎，優化碰撞能量，得到其特征性的子離子。最后利用該質譜條件和該母離子->子離子對進行定量。

9、質量偏差怎么辦？

解析：

質譜的質量數偏了，說明你的儀器該校正了，一般3個月就要校一次機。一般每個廠家都會隨機帶有校正液。

10、如何更換機械泵油？

解析：

一般3個月到半年更換一次泵油，可同時停機對儀器進行一次清洗。更換泵油的時候，先開啟振氣閥5-10分鐘，待將泵內沉淀振起后，關閉振氣閥，同時關閉電源。打開泵下的泵油排放閥門，放掉舊油。如果泵油已經很臟，則可取少許新油清洗泵后放掉再注入新油。

11、產生碰裝室離子交互影響（Collision Cell Cross Talk）的原因及消除？

解析：

多通道掃描(MRM)時，如果兩個離子掃描通道的碎片離子一樣(或類似如相差1-2分子量單位)，前一個離子通道掃描結束后，碰裝室里的離子來不及清除，影響下一個離子通道反應的定量(如果色譜分離全則無此影響)。

可能的消除方法：

1)選擇特異的子離子(特別是在用穩定同位素內標時)

2)增加離子通道掃描反應之間的時間間隔(如100 ms→300 ms)

3)可設置額外的“無用的離子掃描通道(dummy MRM)”

12、排除色譜柱流失問題的最佳方法是什么？

解析：

診斷色譜柱是否存在流失問題的方法是第一次在方法條件下安裝色譜柱時，做一次空白色譜圖，然后將最近的運行和空白運行色譜圖對比。如果在空白運行中產生了很多峰，則色譜柱性能改變，這可能是由于載氣中含有氧氣，也可能是由于樣品殘留。如果有 GC-MS，則低極性色譜柱的典型流失離子(例如 DB/HP-1或5)質/荷比m/z 將為 207、73、281、355 等，大多數為環硅氧烷。

13、譜圖為什么只有溶劑峰？

解析：

可能有以下原因

1)進樣針損壞

2)載氣流速太低

3)樣品濃度太低

4)樣品被柱或進樣器襯套吸附

14、質譜基線高是什么原因？

解析：

質譜的基線其實跟液相的紫外檢測器和熒光檢測器一樣，基線高的原因不外乎內部和外部的原因。

1)選擇的流動相在質譜的響應比較高，比如水相比較多的時候，噪音比較大些;還有如果鹽含量比較大的時候，噪音更大些。

2)檢測器的靈敏度越高的時候，噪音應該越高。如果質譜的污染比較嚴重時，基線肯定比較高。比如離子阱檢測器，用得久了，阱中的離子就會增多，一方面降低了質譜的靈敏度，另一方面增加了基線噪音。

3)質譜的基線很多時候還跟你選擇的離子寬度有關。比如作選擇離子掃描的時候，基線就低些。作選擇反應掃描的時候，離子寬度不要選得太寬，太寬噪音就高些。

4)多級質譜一般做二級或三級質譜，基線噪音就低很多。