EI源的介绍

电子轰击离子源（Electronimpactionsource）介绍白松春、黎路上海舜宇恒平科学仪器有限公司电子轰击离子源（EI）源是最早也是应用最广泛的一种电离方式。本文主要介绍电子轰击离子源的工作原理和其定性定量的方法。一、EI源工作原理EI源主要由电离室（离子盒）、灯丝、离子聚焦透镜和一对磁极组成。其主要的工作原理是灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过离子化室到达收集极。此时进入离子化室的样品分子在一定能量电子的作用下发生电离，离子被聚焦、加速聚焦成离子束进入质谱分析器。离子化室中单分子反应过程，最初的产物是具有一定内能的自由基阳离子M+·，可进一步裂解产生碎片离子：图1电子轰击型离子源的结构示意图。二、EI源的电离能一般有机化合物的电离电位是10eV左右，而EI电离常用的电离能量是70eV，样品分子获得较高能量，电离后分子离子进一步碎裂产生丰富的碎片离子，故而被称为“硬电离”技术。EI的电离效率和电离能量有关（见图2），电离能量低于50eV时，电离效率随着电离能量增加较快，接近70eV时增加减缓并趋于稳定，以后电子能量再增加，电离效率几乎不变，因此谱图的重复性较好。图2电离效率和电离能量关系曲线。三、EI的定性定量方法3.1EI源的定性分析EI源的定性分析主要原理是EI源的灯丝发射出具有70eV的碰撞能量的电子，电子将待分析物质的气体分子打碎产生碎片离子，根据碎片的离子质量和相对强度，在标准谱库中进行检索，从而得到未知化合物的结构信息。最常用的标准谱库为NIST库，它是美国国家标准技术研究院建立的标准质谱库。NIST谱库是利用EI源在70eV的碰撞能量下轰击已知的纯有机化合物，电离后分子离子进一步破碎产生丰富的碎片离子，形成具有丰富“指纹”信息的质谱图。在使用NIST库进行检索时，将未知化合物的碎片离子质量和相对强度输入，并和NIST库中的质谱图进行对比，从而得出未知化合物的结构信息。3.2EI源的定量分析在EI源定量分析中，首先选用待定量物质的定量离子，定量离子应该是待测化合物的特征离子，多数情况下，选择基峰或者是较强的峰，这样可以得到最大的响应灵敏度，但有时在测定多种物质时，某几种物质之间可能有一定的干扰，需要选择峰高次之的峰。例如在测定N2/O2时，由于这两种物质的定量离子之间没有影响，可以分别选择m/z28和32；但是在测定O2和CH4时，由质谱图氧气和甲烷的质谱图可知，氧气的碎片离子峰中含有m/z16，若甲烷的定量离子选择m/z16，氧气的碎片离子峰m/z16会对甲烷的定量离子m/z16产生一定的影响，甲烷的碎片离子m/z15信号强度也较高，所以m/z15较适合选为甲烷的定量离子。图3N2的质谱图。图4O2的质谱图。图5CH4的质谱图。