质谱仪
- 实验负责人:俞熹
- 小组成员:
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- 版本:0.1 — 俞熹 2019/12/10 09:08
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0、实验简介
- 质谱仪是一类根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理,按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离并检测其强度来作定量分析的一类仪器。第一台质谱仪是英国科学家 Francis William Aston 于 1919 年制成的。
- 质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子,按质荷比 m/e 大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器,采集放大离子信号,经计算机处理,绘制成质谱图。离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。
- 四级杆质谱仪的质量分析器由四根杆状电极组成,两对电极之间施加交变射频场,在一定频率的射频电压与直流电压作用下,只允许一定质荷比的离子通过四极分析器而到达接收器。这种分析器又称四极杆滤质器。
1、科学素养
- 了解质谱仪实验的来历及发展历史
- 质谱仪实验获得诺贝尔奖的历史
- 磁偏转质谱仪的基本原理和在研究中的应用
- 四极杆质谱仪的基本原理和在研究中的应用
- 与真空相关的各种测量技术
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
- 学习真空系统的基本操作
- 学习使用四极杆质谱,对空气成分进行分析
- 通过已知标准样品对四极杆质谱系统进行定标
b)提升内容
- 未知气体的成分测定:
- 系统检漏
c)进阶内容
- 研究影响四极杆质谱分辨率的因素
- 研究电离分支比
d)高阶内容
- 学习电子透镜的工作原理
- 通过软件模拟电子透镜聚焦
- 通过软件模拟四极杆工作原理
3、能力培养
- 通过磁场将粒子按照荷质比分离的技术
- 信号采集与放大技术
- 真空系统相关器件的知识
- 真空系统的基本操作
- 真空的测量方法
- 系统检漏方法
4、知识点
- 磁偏转质谱原理
- 四极杆质谱原理
- 影响四极杆质谱分辨率的因素
- 电离分支比
- 电子透镜的工作原理
- 机械泵原理
- 分子泵原理
- 真空系统的操作
- 真空度的测量
5、学科关联
- 真空技术
- 等离子体物理
- 电子光学
6、延伸实验
- 飞行时间质谱(TOF-MS)
- 二次离子质谱(SIMS)
- 二次中性离子质谱(SNMS)
- 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)
- 气液连用质谱