質譜儀(yi)能(neng)用(yong)(yong)高能(neng)電(dian)子流等轟擊樣品分(fen)(fen)子，使該分(fen)(fen)子失去電(dian)子變為帶(dai)正電(dian)荷(he)的分(fen)(fen)子離(li)(li)子和碎片離(li)(li)子。這些不(bu)同(tong)離(li)(li)子具有不(bu)同(tong)的質量，質量不(bu)同(tong)的離(li)(li)子在磁場的作用(yong)(yong)下(xia)到達檢測器的時間不(bu)同(tong)，其結果為質譜圖(tu)。
原(yuan)理公式：q/m=E/B1B2r
質譜分(fen)(fen)析(xi)是先將物質離(li)子(zi)(zi)化(hua),按離(li)子(zi)(zi)的(de)質荷比分(fen)(fen)離(li),然后測(ce)量各種離(li)子(zi)(zi)譜峰的(de)強度而(er)實現分(fen)(fen)析(xi)目的(de)一(yi)種分(fen)(fen)析(xi)方(fang)法(fa)。
質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)以離子(zi)(zi)源(yuan)(yuan)、質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)析(xi)器(qi)(qi)和(he)離子(zi)(zi)檢測(ce)器(qi)(qi)為(wei)(wei)核心。離子(zi)(zi)源(yuan)(yuan)是(shi)使(shi)試樣分(fen)(fen)子(zi)(zi)在高真空條件(jian)下(xia)離子(zi)(zi)化的(de)裝置(zhi)。電離后(hou)的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)因接受了過多的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)會進一步碎裂成較小質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)多種碎片離子(zi)(zi)和(he)中(zhong)性粒子(zi)(zi)。它們在加(jia)速電場作用(yong)(yong)下(xia)獲取具有相同(tong)能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)平均動能(neng)(neng)而進入質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)析(xi)器(qi)(qi)。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)析(xi)器(qi)(qi)是(shi)將同(tong)時進入其中(zhong)的(de)不同(tong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)離子(zi)(zi)，按(an)(an)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)荷(he)比m/e大小分(fen)(fen)離的(de)裝置(zhi)。分(fen)(fen)離后(hou)的(de)離子(zi)(zi)依次進入離子(zi)(zi)檢測(ce)器(qi)(qi)，采集放大離子(zi)(zi)信號，經(jing)計算機處理，繪制成質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)圖。離子(zi)(zi)源(yuan)(yuan)、質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)析(xi)器(qi)(qi)和(he)離子(zi)(zi)檢測(ce)器(qi)(qi)都各有多種類型。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)按(an)(an)應用(yong)(yong)范(fan)圍分(fen)(fen)為(wei)(wei)同(tong)位素質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)、無機質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和(he)有機質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)；按(an)(an)分(fen)(fen)辨本領分(fen)(fen)為(wei)(wei)高分(fen)(fen)辨、中(zhong)分(fen)(fen)辨和(he)低分(fen)(fen)辨質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)；按(an)(an)工作原理分(fen)(fen)為(wei)(wei)靜(jing)態儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)和(he)動態儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)。
分(fen)(fen)離(li)(li)和檢測(ce)不(bu)(bu)同(tong)同(tong)位素(su)的(de)儀(yi)(yi)器。儀(yi)(yi)器的(de)主(zhu)要裝置放在(zai)真空(kong)中。將(jiang)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氣(qi)化、電(dian)離(li)(li)成離(li)(li)子束(shu)，經電(dian)壓加速(su)和聚(ju)焦，然(ran)后通(tong)過磁(ci)場(chang)電(dian)場(chang)區，不(bu)(bu)同(tong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)離(li)(li)子受到(dao)磁(ci)場(chang)電(dian)場(chang)的(de)偏轉不(bu)(bu)同(tong)，聚(ju)焦在(zai)不(bu)(bu)同(tong)的(de)位置，從(cong)而獲得不(bu)(bu)同(tong)同(tong)位素(su)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量譜。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜方法最(zui)早于1913年由J.J.湯姆孫確定，以后經F.W.阿(a)斯頓等人(ren)改(gai)進(jin)完善。現代(dai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜儀(yi)(yi)經過不(bu)(bu)斷(duan)改(gai)進(jin)，仍然(ran)利用(yong)電(dian)磁(ci)學原理，使離(li)(li)子束(shu)按(an)荷質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)比分(fen)(fen)離(li)(li)。質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜儀(yi)(yi)的(de)性能指標(biao)是(shi)它的(de)分(fen)(fen)辨率，如果質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜儀(yi)(yi)恰能分(fen)(fen)辨質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量m和m+Δm，分(fen)(fen)辨率定義為m/Δm。現代(dai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜儀(yi)(yi)的(de)分(fen)(fen)辨率達(da)105～106量級，可測(ce)量原子質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量精確到(dao)小(xiao)數點后7位數字。
質(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)最(zui)重要(yao)的(de)應用(yong)是分(fen)(fen)(fen)離同(tong)位素并測(ce)(ce)定它(ta)們的(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)及相對(dui)(dui)豐度(du)。測(ce)(ce)定原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)精度(du)超過(guo)(guo)化學測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)方法，大約(yue)2/3以上(shang)的(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)精確(que)(que)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)是用(yong)質(zhi)(zhi)譜(pu)方法測(ce)(ce)定的(de)。由(you)于質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)當(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)關系，由(you)此可(ke)得到有關核結(jie)構與核結(jie)合能(neng)的(de)知識。對(dui)(dui)于可(ke)通過(guo)(guo)礦(kuang)石(shi)中提取的(de)放射性衰變產(chan)物元素的(de)分(fen)(fen)(fen)析測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)，可(ke)確(que)(que)定礦(kuang)石(shi)的(de)地質(zhi)(zhi)年代。質(zhi)(zhi)譜(pu)方法還可(ke)用(yong)于有機化學分(fen)(fen)(fen)析，特別是微量(liang)(liang)(liang)(liang)雜質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)(fen)析，測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)量(liang)(liang)(liang)(liang)，為確(que)(que)定化合物的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)式和(he)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)結(jie)構提供可(ke)靠(kao)的(de)依據。由(you)于化合物有著像指紋一樣的(de)獨特質(zhi)(zhi)譜(pu)，質(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)在工(gong)業生產(chan)中也得到廣(guang)泛應用(yong)。
固體火花(hua)源質(zhi)譜：對高純材(cai)料進(jin)行雜質(zhi)分(fen)析。可(ke)應用(yong)于(yu)半(ban)導(dao)體材(cai)料有色金(jin)屬、建材(cai)部(bu)門;氣體同位(wei)素質(zhi)譜：對穩定同位(wei)素C、H、N、O、S及放射性同位(wei)素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar測定，可(ke)應用(yong)于(yu)地(di)質(zhi)石油、醫(yi)學、環(huan)保、農(nong)業等(deng)部(bu)門。
有機質(zhi)譜儀基本工作原(yuan)理：以電子轟擊或(huo)其他的方(fang)式使被測物(wu)質(zhi)離(li)子化，形成各(ge)種質(zhi)荷(he)比(bi)（m/e）的離(li)子，然后利用電磁學(xue)原(yuan)理使離(li)子按不同的質(zhi)荷(he)比(bi)分離(li)并測量各(ge)種離(li)子的強度(du)，從而確定被測物(wu)質(zhi)的分子量和(he)結構。
有機(ji)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)主要(yao)用于有機(ji)化合物的結構鑒(jian)定，它(ta)能提供化合物的分(fen)子量、元(yuan)素組成以(yi)及官能團等結構信(xin)息(xi)。分(fen)為四極桿質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)、離子阱質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)、飛行(xing)時間(jian)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)和磁(ci)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)譜(pu)儀(yi)等。
有機(ji)質譜儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)發展很重(zhong)要的(de)方面是與(yu)各種(zhong)聯(lian)用儀(yi)(yi)(yi)(yi)（氣相(xiang)色譜、液相(xiang)色譜、熱分(fen)(fen)析(xi)等(deng)）的(de)使用。它的(de)基本工作原理是：利用一種(zhong)具有分(fen)(fen)離技術的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)，作為質譜儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)"進(jin)樣器(qi)"，將(jiang)有機(ji)混合物分(fen)(fen)離成純組分(fen)(fen)進(jin)入質譜儀(yi)(yi)(yi)(yi)，充分(fen)(fen)發揮質譜儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)分(fen)(fen)析(xi)特長，為每個組分(fen)(fen)提供分(fen)(fen)子(zi)量和分(fen)(fen)子(zi)結(jie)構信(xin)息。
可廣泛用于有(you)機化(hua)(hua)學(xue)、生物學(xue)、地球(qiu)化(hua)(hua)學(xue)、核(he)工(gong)業、材料科(ke)學(xue)、環境科(ke)學(xue)、醫(yi)學(xue)衛生、食品(pin)化(hua)(hua)學(xue)、石油(you)化(hua)(hua)工(gong)等領域以及(ji)空(kong)間技術和公安工(gong)作(zuo)等特種分析(xi)方面(mian)。
無機(ji)質(zhi)譜(pu)儀與有機(ji)質(zhi)譜(pu)儀工作原(yuan)理不同的(de)是物質(zhi)離子化的(de)方式不一樣，無機(ji)質(zhi)譜(pu)儀是以電感耦合高頻放電(ICP)或其他(ta)的(de)方式使(shi)被測物質(zhi)離子化。
無機質(zhi)譜儀(yi)(yi)主要用(yong)于無機元(yuan)素微量分(fen)(fen)析(xi)(xi)和同位素分(fen)(fen)析(xi)(xi)等方面。分(fen)(fen)為火花源質(zhi)譜儀(yi)(yi)、離(li)子(zi)(zi)探針質(zhi)譜儀(yi)(yi)、激光(guang)探針質(zhi)譜儀(yi)(yi)、輝(hui)光(guang)放(fang)電質(zhi)譜儀(yi)(yi)、電感(gan)耦(ou)合(he)(he)等離(li)子(zi)(zi)體質(zhi)譜儀(yi)(yi)。火花源質(zhi)譜儀(yi)(yi)不僅(jin)可以(yi)進行(xing)固(gu)體樣品的整體分(fen)(fen)析(xi)(xi)，而且可以(yi)進行(xing)表面和逐層(ceng)分(fen)(fen)析(xi)(xi)甚(shen)至液體分(fen)(fen)析(xi)(xi)；激光(guang)探針質(zhi)譜儀(yi)(yi)可進行(xing)表面和縱深分(fen)(fen)析(xi)(xi)；輝(hui)光(guang)放(fang)電質(zhi)譜儀(yi)(yi)分(fen)(fen)辨率高(gao)，可進行(xing)高(gao)靈敏度，高(gao)精度分(fen)(fen)析(xi)(xi)，適(shi)用(yong)范(fan)圍包括(kuo)元(yuan)素周期表中絕(jue)大多(duo)數元(yuan)素，分(fen)(fen)析(xi)(xi)速度快，便于進行(xing)固(gu)體分(fen)(fen)析(xi)(xi)；電感(gan)耦(ou)合(he)(he)等離(li)子(zi)(zi)體質(zhi)譜，譜線簡單易(yi)認，靈敏度與測量精度很高(gao)。
質譜分析法的特(te)點是測試速度快，結果精確。廣泛用(yong)于地質學(xue)、礦物學(xue)、地球化學(xue)、核(he)工業、材(cai)料(liao)科學(xue)、環境科學(xue)、醫學(xue)衛生、食品化學(xue)、石油化工等領域(yu)以(yi)及(ji)空間技術和公安工作(zuo)等特(te)種(zhong)分析方面。
同(tong)(tong)位素(su)(su)質譜分析(xi)(xi)(xi)法(fa)的特(te)點是測(ce)試(shi)速度(du)快，結果精(jing)確，樣(yang)品(pin)用量少（微克量級）。能(neng)精(jing)確測(ce)定元素(su)(su)的同(tong)(tong)位素(su)(su)比值。廣泛用于(yu)核科學，地質年代測(ce)定，同(tong)(tong)位素(su)(su)稀釋質譜分析(xi)(xi)(xi)，同(tong)(tong)位素(su)(su)示蹤分析(xi)(xi)(xi)。
離(li)子(zi)(zi)探(tan)(tan)針(zhen)是用聚(ju)焦(jiao)的(de)一次離(li)子(zi)(zi)束(shu)作為微探(tan)(tan)針(zhen)轟擊樣(yang)品(pin)表面，測(ce)射出原子(zi)(zi)及(ji)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)二次離(li)子(zi)(zi)，在(zai)磁(ci)場中按質(zhi)(zhi)荷比（m/e）分(fen)(fen)(fen)開，可(ke)獲(huo)得(de)材料微區質(zhi)(zhi)譜圖譜及(ji)離(li)子(zi)(zi)圖像(xiang)，再通(tong)過分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)計算求得(de)元素的(de)定性和定量信息(xi)。測(ce)試(shi)前(qian)對不同(tong)種類的(de)樣(yang)品(pin)須作不同(tong)制備，離(li)子(zi)(zi)探(tan)(tan)針(zhen)兼有電子(zi)(zi)探(tan)(tan)針(zhen)、火花型質(zhi)(zhi)譜儀的(de)特點。可(ke)以(yi)(yi)探(tan)(tan)測(ce)電子(zi)(zi)探(tan)(tan)針(zhen)顯微分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)方(fang)法檢測(ce)極限(xian)以(yi)(yi)下的(de)微量元素，研究(jiu)其(qi)局部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)布(bu)和偏析(xi)(xi)(xi)。可(ke)以(yi)(yi)作為同(tong)位素分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)。可(ke)以(yi)(yi)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)極薄表面層和表面吸附物，表面分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)時可(ke)以(yi)(yi)進行縱向(xiang)的(de)濃(nong)度分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)。成像(xiang)離(li)子(zi)(zi)探(tan)(tan)針(zhen)適(shi)用于許多不同(tong)類型的(de)樣(yang)品(pin)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)，包括金(jin)屬(shu)樣(yang)品(pin)、半導(dao)體器件、非(fei)導(dao)體樣(yang)品(pin)，如(ru)高聚(ju)物和玻璃產品(pin)等(deng)。廣泛(fan)應用于金(jin)屬(shu)、半導(dao)體、催(cui)化劑、表面、薄膜(mo)等(deng)領域中以(yi)(yi)及(ji)環保科學(xue)、空間科學(xue)和生物化學(xue)等(deng)研究(jiu)部(bu)(bu)門。
