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质谱仪还需努力研发,缩小体积
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瑞盛科技 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2019-05-28 17:45:43 楼主

质谱仪是一种不寻常的思维开发、另类思维的仪器好比不能像平时称体重那样通过重力的方法来测量原子或者分子的质量。

 

那么质谱仪长什么样有什么用处呢也许还有很多人不知道吧?

 

660-赛默飞质谱仪.jpg

 

1质谱仪是什么

 

  质谱仪,是用来检测原子或者分子质量的一种科学仪器,这种仪器通俗的说是体重称——称的是微观世界里的粒子的体重。但是,微观世界里发生的事情比宏观世界要复杂一些。

 

  在宏观世界里,如果想要知道自己的体重,可以直接站在体重秤上,会得到自己受到的重力(其实是质量)。这里面其实是利用的是地球的万有引力,一个50千克的人会受到490牛顿的重力,所以可以通过重力的大小换算出质量来。

 

  是,在微观世界,因为原子或者分子的质量很小,万有引力(它的大部分产生重力)又是宇宙中弱的力,所以我们还无法测出原子受到地球的万有引力的大小(测量误差比较大,而且不容易把微观粒子的重力换算成质量,因为这需要考虑广义相对论效应),因此,我们不能自己体重那样通过重力的方法来测量原子或者分子的质量,需要另辟蹊径,这是质谱仪的起源。

 

2质谱仪的种类

 

  质谱仪分为很多种类,都不是利用万有引力,而是利用电磁力或者其他物理效应来进行质量测量的。

 

  一般来说,质谱仪按照它的称重方式不同,可以分为磁质谱、四极杆、离子阱、飞行时间质谱与轨道阱等不同的种类。

 

  磁质谱利用的是磁场对离子的拐弯效果来进行离子质量检测的,不同质量的离子的拐弯半径并不一样。这好像在学校操场的跑道上,内圈与外圈的拐弯半径是不一样的,不同的跑道可以对应不同的赛跑选手。

 

  四极杆质谱利用的是射频电场对离子的参数共振的作用来挑选出各种不同质量的离子,是在荡秋千的过程中把人从秋千上振下来。

 

  离子阱质谱的原理与四极是一样的,只不过离子阱可以在空间体积上做得更小一些。

 

  飞行时间质谱是通过在同一电场中,不同质量的离子跑动速度不一样来分辨出各个不同的离子——汽车与飞机的速度是不一样的,所以我们可以从速度上分辨出汽车与飞机的质量是不同的。

 

  轨道阱利用的原理是不同质量的离子在轨道阱的电场中振动的频率不一样,这好是不同摆长的单摆,通过单摆的频率不同,我们可以反推出各个不同的单摆。

 

  离子阱质谱仪的内部结构是由四块相对放置的带电电极组成,像是一个小房子,离子在那个小房子里不断运动,其质量被测出来——有点被困在黑屋子里动物,不断在牢笼里跑来跑去的样子。

 

离子阱质谱仪示意图

 

660-离子阱质谱仪.jpg

 

  离子阱质谱仪的应用范围很广。它的应用场合很多,比如医院的新生儿筛查,可以用;比如一个地方发生了炸药爆炸,用质谱仪可以分析出这个炸药是什么种类的,是怎么合成出来的,从而确定这个炸药的来源;再比如瘦肉精的检测这些,与食品安全相关的,质谱仪都是可以做的。

 


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