质谱仪
分离和检测不同同位素的仪器
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历史版本
质谱仪（英语：mass spectrograph;mass spectrometer；[9]mass spectrometry，[10]缩写：MS）[10]是利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计的检测并记录物质离子质量-电荷比(质荷比，m/z)的分析仪器。[11][12][8]离子在磁场中的运动轨迹与质荷比有关，质荷比越大，轨迹的曲率半径就越大。利用这个特点就可将混合物分离，按质荷比的大小排列，以此作为分析的依据。[13]这些不同离子具有不同的质量，通过在磁场中的作用，质量不同的离子到达检测器的时间不同，从而形成质谱图。[14]这种分析方法可以实现对物质的分离和检测，是一种广泛应用的分析方法。质谱仪的发展始于20世纪初，由哥德斯坦（Goldstein）、汤姆孙（Thomson）和阿斯顿（Aston）等人的开创性工作推动了技术的进步。[15]
质谱仪种类很多，按应用范围可以分为同位素质谱仪、无机质谱仪、有机质谱仪和生物质谱仪；[16]按照分辨率大小分类有高分辨质谱（R≥50000）、中分辨质谱（R=10000～50000）和低分辨质谱（R ≤10000）。[17]按照离子源类型分类有电子轰击质谱、电喷雾质谱、快原子轰击质谱和基质辅助激光诱导解析电离质谱等；按照质量分析器分类有磁质谱、离子阱质谱和飞行时间质谱等。[18]
质谱法具有灵敏度高、分析速度快、信息量大、应用范围广等特点，[8]在化学领域，被广泛应用于物质成分分析、原子量和分子量测量；[5][6]在物理领域，质谱仪用于同位素分离和测量，[5][6]还可用于制作原子探针；[7]在医学领域，质谱仪可用于微生物鉴定、临床监测呼吸气体等；[2][4]在生物领域，质谱仪可以为蛋白质、DNA等生物分子的测定提供技术支持；[2][19][20]在太空探秘领域，“好奇号”火星车上装载的气相色谱-质谱仪（GC-MS），分析出火星上曾经有广泛的微生物的活动。[3]
历史沿革
1886年德国物理学家哥德斯坦在低压放电管中发现了阳极射线。1898年英国物理学家汤姆孙证明了阳极射线是带正电的离子流。为了继续研究阳极射线的性质，1910年他提出了测定带正电粒子的抛物线方法，并制成了一台测定带正电粒子质荷比的仪器，这就是人类设计的第一台质谱仪器。汤姆孙的学生，英国化学家、物理学家阿斯顿将这台质谱仪器做了改进，得到了质谱学史上第一张分子质谱图。他们还用这台仪器发现了氯是由两种质量的粒子20Ne和22Ne组成的。这一发现首次证明自然界中存在着稳定同位素。[15]1919年FrancisAston研制成新式质谱仪，并用其发现了多种元素都有同位素，研究了53个放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的217种，并第一次证明原子质量亏损。因此他荣获了1922年的诺贝尔化学奖。[10]1920年，阿斯顿正式给出了“质谱仪”（mass spectrometer）的名词。[15]