实验室分析仪器--扇形磁场质谱仪

一个质量为m,电荷价态为z的离子经加速电压V加速后，获得动能zeV

并以速度v运动。忽略加速前的热运动，则

1/2 mv2=zeV

其中，e是一个电子的电荷。将该离子垂直射入扇形磁场中，在洛伦兹力作用下作圆周运动，如图所示，所受到的向心力与离心力平衡。

离子在扇形磁场中的运动

所以，

B zeV= mv2 *1/r

其中，B为磁场强度，r为离子的运动轨道半径。合并上述两式可得

r=1/B（2mV/ze）1/2

这表明，不同质量的离子具有不同的轨道半径，质量越大，其轨道半径也越大。这意味着磁场具有质量色散能力，可单独用作质量分析器。若改变加速电压V(对应于离子动能的变化)，离子的运动轨道半径也发生变化。磁场的这一能量色散能力是单聚焦质谱仪不能获得高分辨的原因。

当仪器将离子的运动轨道半径r固定后，可得

m/z=k B2/V

式中，k为一常数。这表明，离子的质荷比(m/z)与磁场强度的平方成正比，而与加速电压成反比。若将加速电压固定，扫描磁场则可检出样品分子生成的各种m/z值的离子。此式还表明，增加磁场强度使仪器的质量范围增大；降低加速电压也能达到相同目的，但仪器灵敏度有所下降。