7.2 仪器结构与原理
质谱仪分成有机质谱仪、无机质谱仪和同位素质谱仪等几类。但是，无论是哪种类型的质谱仪，它的基本组成都是一样的，都主要由真空系统、进样系统、离子源、质量分析器、检测器以及数据处理系统组成（如图7-2所示）。下面我们分别来介绍这几个组成部分。
图7-2 质谱仪的基本结构
不同类型的样品具有不同的形态、性质以及不同的分析要求，所以对于不同类型的样品所用的电离装置、分析装置以及检测系统都有所不同。
7.2.1 真空系统
质谱分析中，为了降低背景以及减少离子间或离子与分子间的碰撞，离子源、质量分析器以及检测器必须处于高真空状态。一般先用机械泵或分子泵预抽真空，然后用高效扩散泵抽至高真空。
7.2.2 进样系统
质谱仪的进样系统多种多样，一般有间接进样、直接进样、色谱进样三种方式。一般气体或易挥发液体试样的进样常选用间接进样方式进样，试样进入贮样器，调节温度使试样蒸发，依靠压差使试样蒸气经漏孔扩散进入离子源。对于高沸点的试液和固体试样可用探针或直接进样器送入离子源，进行直接进样。在色谱-质谱联用仪器中，色谱仪就作为质谱仪的进样器，样品经色谱分离后进入离子源。
7.2.3 离子源
离子源（Ion Source）的作用是使被分析的物质电离成为离子，并将离子会聚成有一定能量和一定几何形状的离子束。由于被分析物质的多样性和分析要求的差异，物质电离的方法和原理也各不相同。质谱分析中的电离方法有电子轰击、离子轰击、原子轰击、真空放电、表面电离、场致电离、化学电离和光致电离等。
离子源都必须满足以下一些要求。
①产生的离子流稳定性高，强度能满足测量精度；②离子束的能量和方向分散小；③记忆效应小；④量歧视效应小；⑤工作压强范围宽；⑥样品和离子的利用率高。
一般常用于气相色谱质谱联用的离子源有电子轰击离子源和化学电离源两种。
7.2.4 质量分析器
质量分析器（Mass Analyzer）是质谱仪器中使离子按其质荷比大小进行分离的部件。质量分析器是质谱仪器的主体部分。一个理想的质量分析器应具备分辨率高、质量范围宽、分析速度快、灵敏度高、无质量歧视效应等特点。目前气相色谱质谱联用仪中最常用的是四极杆质量分析器。
四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成。金属杆的截面大都是双曲线，但也有简单地做成圆形或其他形状的。如图7-3所示。
图7-3 四级杆质量分析器结构示意图
相对的两根极杆连在一起，在两组极杆上分别施加极性相反的电压。电压由直流分量和交流分量叠加而成。这样在电极间形成一个对称z轴的电场分布。离子束进入电场后，在交变电场作用下产生了振荡，在一定的电场强度和频率下，只有某种质量的离子能通过电场到达检测器，其他离子则由于振幅增大而最后撞到极杆上。
7.2.5 检测器
在质谱仪器中，离子源内生成的离子经过质量分析器的分离后，由离子检测系统按离子质荷比大小接收和检测。作为质谱仪器的检测器，一般要求其具有稳定性好、响应速度快、增益高、检测的离子流范围宽、在检测的质量范围内无质量歧视效应等特点。一般检测方法有直接电测法、二次效应电测法、光学法等。
7.2.6 数据处理系统（工作站）
经离子检测器检测后的电流，经放大器放大后，经过计算机的处理得到质谱图。