同位素质谱分析及其地质应用.ppt

,同位素质谱分析及其地质应用,凌洪飞,第一节 同位素的概念 原子=原子核+核外电子，原子的质量主要集中在原子核中。 原子核包含大量的基本粒子，其中质子和中子是原子核的主要构成，反映了原子核的质量和电荷。,质子带正电，电荷与一个电子的电荷大小相同、极性相反。 中子的质量与质子相近而略有偏重，但不带电荷。 原子核中的质子数决定了核外电子数，核外电子数及其分布决定原子的化学性质。,同位素是指原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子。在元素周期表中占据一个位置。由于质子数相同，它们属于同一元素的一簇原子，所以它们的基本化学性质相同，仅质量不同而已。 A(质量数)＝Z(质子数)＋N(中子数),氧元素的三个同位素可以表达为：168O、178O、188O； 其中上标为质量数，下标为质子数，由于某一元素的质子数是固定的，因而往往可以省略不写：如16O、17O、18O、12C、13C等。,每一个同位素又可称为核素(Nuclide)，核素的总数目接近1700种。但只有264种是稳定的，还有少量自然界存在的不稳定或放射性核素，两者构成元素周期表的元素。,同位素可分为稳定同位素和不稳定或放射性同位素两类。大部分放射性同位素在自然界已不存在，因为与太阳系年龄相比，它们的衰变速率很快，但它们可在实验室用核反应的方法人工生产。,同位素丰度来表示：即一定元素的某一同位素在诸同位素总原子数中的相对百分含量：例如1H 99.9852%，2H 0.0148%。,在地球科学中，研究得最多的稳定同位素包括：1H，2H；10B,11B; 12C，13C；14N，15N；16O，18O；32S，34S 等。 放射性同位素及放射成因同位素包括： 87Rb87Sr、147Sm143Nd、238U206Pb、 235U207Pb、232Th208Pb、187Re187Os 等等。 宇宙射线成因的放射性同位素如10Be10B、14C14N 等,稳定同位素在地质过程中有分馏现象，从而对地质过程有示踪效果。放射性同位素的衰变可以用作地质体的年龄测定。放射成因同位素与同一元素的稳定同位素的比值往往对地质过程也有示踪效果。,第二节 质谱学(Mass Spectrometry) 1. 质谱仪器发展简史 简单来说，质谱仪器是用于测定物质的分子量、原子量、及其丰度以及同位素组成的仪器。按检测离子的方式，质谱仪器可分为两类： 一类是用照相法同时检测多种离子，称为质谱仪（Mass Spectrograph）， 另一类是用电子学方法来检测离子，称为质谱计（Mass Spectrometer）。后者目前已被广泛用来精确测定元素的同位素组成。,Over 100 Years of Mass Spectrometry,1886 Discovery of “canal rays” by E. Goldstein 1911 W. Wien discovers the deflection of “charged rays” by a magnetic field 1912 J.J. Thomson builds the 1st mass spectrometer 1919 F. Aston establishes isotopes of Neon (20Ne/22Ne) 1919 Electron impact ionization by A.J. Dempster 1931 Aston discovers 235U/238U-isotopes 1938 Hahn/Strassmann observe uranium fission 1939 Nier begins separation of 235U by Mass Spec. 1943 MS is part of the “Manhattan Project” 1947 Atlas MAT founded in Bremen 1950 1st commercial MS introduced (CH3) 1952 1st meeting of the ASMS in USA 1st commercial TIMS introduced (Atlas CH4-TO4) 1998 1st “new generation TIMS” TRITON introduced,第一台质谱仪是由J.J. Thomson (1913) 在研究阴极射线过程中设计成功的。当时叫做“正离子装置”，并用这个装置揭示了氖(Ne)有两个同位素20Ne、22Ne。,Joseph John Thomson (1856 - 1940) Cambridge University Cambridge, Great Britain The Nobel Prize in Physics 1906 "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases" first mass spectrometer ---------------------------------------------------------- "At first there were very few who believed in the existence of these bodies smaller than atoms. I was even told long afterwards by a distinguished physicist who had been present at my [1897] lecture at the Royal Institution that he thought I had been 'pulling their legs.'" J.J. Thomson (1936). Recollections and Reflections. G. Bell and Sons: London. p. 341.,随后A.J.Dempster (1918) 和W.F.Aston (1919) 设计了较完善的质谱仪，并进行了元素同位素丰度测定的大量工作。 三十年代，K.T.Bainbridge、J.Mattaach 和 R.Herzog 进一步改进质谱仪器。 30年代末发现天然存在元素同位素并测定其丰度的工作已经完成. 从那以后，质谱仪器演化为研究物理、化学和生物问题的工具。,Francis William Aston (1877 - 1945) Cambridge University Cambridge, Great Britain The Nobel Prize in Chemistry 1922 "for his discovery, by means of his mass spectrograph, of isotopes, in a large number of non-radioactive elements, and for his enunciation of the whole-number rule" The Nobel Foundation ------------------------------------------------------- mass spectrometry of isotopes,1940年A.O. Nier 首次设计成功磁偏转角为60的扇形磁场质谱计，然后(1947)又设计了双接收系统，成为现代质谱计的基础，并使得测定和解释天然物质中一些元素的同位素组成变化成为可能。从而为同位素地质学的发展提供了条件。,2. 质谱仪器的应用概述 早期的质谱仪器，主要用于探索同位素和测量元素的原子量。 利用质谱法曾发现和查明了周期表中所有元素的同位素组份； 高精确地测量了原子、分子的质量； 研究自然界中由于物理化学过程的影响而使轻元素的同位素组成发生的变化(同位素分馏)；,根据Pb、Sr、Ar同位素的积累测量地质样品的年龄； 揭露了地球和宇宙物质中同位素的同一性； 在个别情况下可以测定放射性同位素的半衰期。 质谱技术在奠定同位素人工分离及其浓缩工艺中起过重要作用。为原子能事业的发展作过巨大的贡献。,现今，质谱分析的足迹遍布各个学科的技术领域，在固体物理，金属与冶金工业、地质、硅酸盐工业、航天工业、原子能、地球化学和宇宙化学、腐蚀化学、催化化学、生物化学、医学、环境科学、表面科学以及其它材料科学中均有应用。,3 质谱仪器的组成 质谱仪器是一类能使物质粒子(原子、分子)离子化并通过适当稳定的或者变化的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否来实现质荷比分离，并检测其强度后进行物质分析或同位素分析的仪器。 现代质谱计由三大系统组成： 分析系统 电学系统 真空系统。,4. 质谱计分析系统 在同位素地质学中所采用的大部分现代质谱计是由Nier(1940)设计的质谱计的基础上发展演化的。 现代Nier型质谱计由三个必需部分组成(图2)： (1)单能级离子源 (2)质量分析器 (3)离子接收器。 所有三个部分都抽真空至10-6到10-9mmHg。,1 离子源 中性原子或分子被电离成离子，然后经过高压电场加速并通过一系列夹缝使之形成具有一定速度和形状的离子束，以进入磁分析器进行质量偏转分离。 离子源的种类按离子产生方式主要有： 电子轰击、 表面热电离Thermal Ionization Mass Spectrometry 二次离子化Secondary Ionization Mass Spectrometry 电感耦合等离子化（ICP） 光离子化等。,(A) 电子轰击型离子源： 这种离子源适用于气体电离， 在一定真空度下，关闭真空泵阀门，让一定量的少量气体进入离子源进行电离(静态)。 或者在不断抽真空的同时, 气体样品通过一个气体漏孔不断进入离子源进行电离（动态）, 即所谓粘滞流进样。,Figure: Schematic of a Kratos Analytical Electron Ionization source (as used on the MS890),南京大学重点实验室的MAT252质谱计就是采用电子轰击型离子源、并采用粘滞流进样系统。,(B) 表面热电离离子源 是分析固体样品同位素组成的常用离子源之一。将分析样品涂敷于金属丝(带)的表面上，在真空中通以电流使金属丝炽热，样品因受热而蒸发，大部分是中性粒子，一部分以正或负离子形式脱出表面。,如果样品原子电离电位低于金属表面电子的逸出功(功函数)时，电子可以从样品原子中逸出而迁移到金属表面，样品以正离子形式蒸发出来， 如果样品原子的电子亲和势大于金属表面电子逸出功时，样品原子从金属表面俘获电子，而以负离子的形式蒸发出来。,电离效率与电子逸出功、电离电位、电子亲和势及温度有关： 正离子的电离效率(R+)为：,负离子的电离效率(R-)为：,式中，N＋(－)为离子数、N0为中性粒子数、e(底数位)为自然底数，e(指数位)为电子电荷、为金属表面电子逸出功、Ei为样品原子的电流电位、Ea为样品原子的亲和势、K为玻耳兹曼常数(8.61×10-5eV/k)、T为绝对温度。,当用逸出功大的金属丝分析电离电位低的样品元素时能得到强的正离子发射； 而用逸出功小的金属丝分析电子亲和势高的样品元素时能得到较强的负离子发射。,电离电位小于9eV的元素(占2/3)都能产生单电荷正离子。如分析Rb、Sr、Sm、Nd、Pb、U、Th等时， 用正离子发射，选用金属丝要具有高逸出功和高熔点（见表1）。一般用Pt、W、Ta、Re等金属做成。,表1 一些金属的逸出功和熔点,表面热电离离子源具有离子能量分散小、灵敏度高、离子流较稳定等优点。它可以分析出大约75％的稳定元素同位素及若干放射性元素的同位素。,Ions,,,,,,,,,,,,,,Sample,,Ionization Filament,Evaporation Filament,,,双带,南京大学重点实验室的Triton质谱计就是表面热电离离子源系统。,Figure: Schematic of a Fast Atom Bombardment source.,SIMS,Figure: A schematic diagram of the typical layout of an electrospray source.,激光,(C) 离子流的引出： 由样品离子化出来的离子，其初始速度一般都不大，要利用这些离子进行质谱分析，必须将它们从离子源中引出，并使之具有一定的速度。 为此，在离子源的电离室和出口缝之间加上一定的电压，造成电位梯度，使离子朝着质量分析器的方向加速，离子获得能量：,此电位差称为加速电压，在分析正离子时，样品和电离室处于高电位。出口缝处于低电位。在分析负离子时，则相反。,被加速后的离子在垂直运动方向的电场中会发生偏转（图），运动离子在一些电场的偏移就象光穿过透镜折射一样，故这些电场又称静电透镜。 通过一系列的透镜和狭缝使离子流变成一束运动方向基本一致的离子束而进入磁分析器。,离子光学（供参考） 带电粒子在电场、磁场中的运动与光线在光学介质中的传播及其相似。 在几何光学中，光的传播遵从费马定理：光在光学介质传播时是沿着光程为极值(一般为极小值)的路程传播。 光在折射率n连续变化的介质中从1点传播到2点，上述这个原理的数学表达式为：,= 极小值,带电粒子在电场电位为U，磁场矢量磁位为B的场中的运动遵从最小作用原理：即粒子在场的作用下沿着这样一条轨迹从1点运动到2点，在这条轨迹上作用函数:,= 极小值,若令n’＝则两式完全相似。 n’成为位场的折射率，因此离子在场中的行为与光在光学介质中的传播相似。,实验证明，离子光学与几何光学的类似性是确实存在的，人们可以造成合适的场使其具有与几何光学系统相似的效能，使离子发生聚焦、色散、成像等现象，从而创造出各种各样离子光学器件(如静电透镜、磁棱镜等)。 质谱仪器正是这些光学器件综合应用的一个典型。,离子光学与几何光学不同之处在于： 几何光学中导致光学改变传播方向的是某种实体(如玻璃棱镜、反射镜等)， 而在离子光学中导致离子改变运动方向的是特殊的物质——场。在离子运动轨道上，实体不仅不需要，而且是不容许的，因为由场的作用所决定的离子轨道，只有在真空中才能存在。 虽然实际上不可能得到绝对真空，但在现代所能达到的超高真空情况下，残余气体分子的存在并不影响离子的轨道运动。,(1) 离子在纵向静电场中的运动 电荷为e的带电粒子在场强为E的静电场中从A点移到B点所做的功为：,式中，Es为场强矢量E在带电粒子路径上该点的切线方向上的投影，UA、UB分别为A、B处的电位，电位差V＝UA－UB，若UAUB，上式表示电场力所做的功，若UAUB，则表示反抗电场力所做的功。,离子的加速 在质谱仪器中，广泛应用平行板纵向电场中的电场力来加速离子，(如图4)假定平行板无限大，狭缝无限小，板A电位＋U，板B为零电位。在电场力作用下，使电荷为e，质量为m的离子从板A向板B加速，若离子的初速度为0 ，末速度为v，则电场力所做的功eV(这里V＝U)使离子获得动能＝1/2mv2，据能量守恒定律，离子通过电场后获得的速度v为:,0,10eV 1000 米/秒,对于电荷相等，质量不等的两种离子来说，则从板A到板B（距离为l）的时间不同：,这就是早期飞行质谱计的原理。,Figure: Schematic diagram of the process of time-of-flight mass spectrometry:,若离子以初速度v0进入反向纵电场，显然离子将要反抗电场力的作用而做功，即电场力做负功。若离子的初始能量1/2mv02小于穿越电位差所需做的功eV，则离子便不能到达阳极，穿越一定距离后，减速至0，然后反转。,(2) 离子在横向静电场中的运动 假定横向平行板长为l，宽度为无限大，两板电位分别为＋U和－U，两板距离为2a，在忽略边缘场的情况下，平行板间的电位是均匀分布的，各点电场强度相同，即：,,,假定电荷为e，质量为m的离子以v垂直于电力线方向入射，进入电场后将受到电场力F＝e E的作用而沿电力线方向(y)偏移，该方向的加速度(ay)为：,因为这一加速度值为常数，离子沿y方向的偏移是匀加速运动，所以离子的运动为x方向的匀速运动与y方向的匀加速运动的合运动。在离子前进一段路程x的时间t内，离子沿y方向的偏移距离为：,因为,所以,这是一个抛物线方程，在偏转角小的情况下：,在现代质谱仪器中，横向电场常被用作离子束抑制装置、合轴器等。 平行板间的均匀电场没有聚焦成像能力。由方程可见，离子轨道方向改变的角度与它进入电场的地方无关，也就是说，具有同样速度且平行入射的同一种类的电子，在平行板间将相互平行的行动。这一点与光通过棱镜时是类似的。,,(3) 离子在轴对称静电场中的运动 电场分布具有轴对称性质的静电场称为轴对称静电场，产生这种电场的带电体(电极)的形状是围绕某一条轴的旋转体，通过电场轴的平面叫做子午面。轴对称电场一般是由共轴的具有电位差的两个圆筒或多个圆孔膜片组成。,轴对称场具有下列特征 (a)场中各点电位U可由圆柱坐标z和r表示(图6) U＝U(z，r) Z轴取对称轴，r垂直于z轴。 (b)子午面上的等位线对于z轴是对称的，即 U(z，r) = U(z，－r),轴对称电场中 > 0 区域的电力线 分布,电位函数U(z，r)是连续的一阶和高阶微分存在，且也连续U(z，r)，可以展开为r的偶次幂级数，,此式称为电位函数。 若只取一项，则U(z，r)＝U(z〕表示电场在径向是均匀的，均匀电场没有聚焦能力，我们不感兴趣。,如果已知z轴上的电位分布U(z)，就能计算出轴对称电场的电位分布，在讨论近轴离子光学问题时，一般只取两项就够了。即 ：,(4) 离子运动轨迹 假设离子的初速度矢量处于子午面上，并且还假定，离子离轴很近，可以证明离子在轴对称静电场中的基本运动方程为：,由电位函数可知，轴向电场强度分量：,径向电场强度分量：,电场作用在离子上的径向力,若  0，则Er是离轴的，离子束发散。,若  0，则Er是向轴的。,电场作用在离子上的径向力：,离子在轴对称电场中运动方程，可以证明， 在 < 0 的电场中， 从某一点发出的许多离子，不管它们的初速度方向如何，最后都将聚焦另一点。即： < 0 的轴对称电场据有聚焦成像能力。,(5) 静电透镜 任何能形成对称电场的电极系统都可构成静电透镜，这里只介绍质谱仪器中常见的轴对称电场的离子透镜。,代入运动基本方程在区间[a,b]上的积分式得：,,若Ua = Ub，即透镜是对称的，就得到：,对,令,我们得到： 它与几何光学中薄透镜公式完全一样。这就是静电透镜的透镜公式。,图7 中H叫做透镜主平面，l 称为物距，l’ 称为象距。若离子束沿着与光轴平行的方向入射，即l = ，则， 即静电透镜能使离子束聚焦于一点，这 个点叫做焦点。焦点与H的距离 f 称为焦距。,2 磁分析器 磁分析器是质量分析器的一种，目的是把不同质量的离子分开。磁分析器由精心设计的电磁铁和置于其间的离子飞行金属管道组成。所设计的电磁铁的两极的形状和位置保证磁力线垂直于离子运动方向。,一个质量为m ，电荷为e的离子在电压为V伏的加速电场中获得能量E为：,其中 v 为离子运动速率。这样从离子源出口射出的带等量电荷的离子具有相同的动能，因为它们是在同一电位差(V)的电场中被加速，但不同质量的离子具有不同的速度：,当离子以上述速度 （ ） 进入磁场时， 它们受到罗伦兹力作用而发生偏转，偏转半径为R，罗伦兹力与离心力平衡，即：,由以上两式消去 v 得：,或,或,此式表明： ①通过调节加速电压(V)或磁场强度(B)，可以使得任何质量为m和电荷为e的离子沿半径为R的轨道运动。 ②如果B和V为定值，单位电荷离子运动轨迹的半径与质量的平方根成正比。即重离子比轻离子偏离直线的程度小。 这样，离子束通过磁场后便可按其大小分开，达到分离的目的。,(6) 离子在均匀磁场中的运动 带电粒子(质量为m，电荷为e)以速度v进入均匀磁场B中，将受到罗伦滋力FL的作用： FL＝evB 罗伦滋力的大小等于FL＝evB sina 是矢量v和B的夹角，FL的方向垂直于矢量v和B所决定的平面。,磁场中的离子光学（供参考）,取坐标系xyz，使z轴为磁场方向，yz面为初始速度v和B所在的平面，坐标原点为粒子入射点(图8), 将v分解为两个矢量vy和 vz：,当 ＝ 0时，即离子沿磁力线方向运动，v = vz，vy =0 ，FL = 0 即磁场对离子没有作用力，离子作匀速直线运动。 当＝/2时相当于离子在横向磁场中运动。v=vy，vz=0，FL最大，这时，FL=evyB与离心力 平衡， 即前述情况，即离子在xy平面内作半径为R 的匀速圆周运动，但是转一周之后都会回到原来的出发点。,在一般情况下，即0<<90，离子的运动可看作是速度为vz的沿磁力线的匀速直线运动与线速度为vy的绕磁力线的匀速圆周运动的合运动——螺旋轨道运动。 若从O点发出的具有不同倾角的离子束，则相同质荷比的离子将同时回到原来的磁力线OO’上，但不能会聚在一起。,(7) 离子在纵向磁场中的移动 若离子入射方向与磁力线的夹角很小，那么cos1，这时，所有从O点出发的离子，经过周期T以后，都将会聚在O’点上，因而纵向磁场便能起到透镜聚焦的作用，焦距：,这种磁透镜，对离子的速度和质量都有色能力，因为质量和速度不同的离子具有不同的焦距。但离子绕螺旋轨道飞行一周的时间（T=2m/eB）不依赖于离子初速度的方向和数值，而是离子质荷比的函数。 因此，可由测量离子的方向时间而确定其质量，这就是磁式飞行时间质谱计中螺旋线轨迹质谱计的原理.,(8) 离子在横向磁场中的运动 如前所述，离子在横向磁场中的运动是匀速圆周 运动，轨道半径 ，旋转一周又重新会聚到入射点，因此横向磁场具有完善的方向聚焦 作用。而且有质量分离能力，即各种不同质荷比的离子按时间先后而会聚到这一点上(T=2m/eB)。 但是2弧度的磁场在质谱分析上是没有实用价值的，因为要想把离子源出射缝和检测入口缝放在一起构成偏转2弧度的质谱计，在结构上是不可能的。,但是，如果在离子运动的轨道上加入于磁场方向垂直的适当电场，使离子减速或加速，从而使离子轨道半径减小或加大，可以把离子源与接收器的位置错开。这就构成了所谓同步质谱计(计时质谱计)和回旋加速质谱计。,实际上，离子源和检测器都有一定的体积，只有使离子源和检测器离开较远，并具有质量分离和焦距作用的场，在质谱技术上才有实用价值。 具有入射边界和出射边界的扇形(包括半圆形)横向磁场能够满足这些要求。以后提到的磁场，一般指这种形式的场。,从图9 和前述方程 中可以看到磁场具有与棱镜色散相类似的性能，对于含有不同质量组份的离子束起分离作用。 但是，光有这一种特性还是不能达到质谱分析实用的目的。因为在图9中，把离子束当作一条线处理，而实际的离子束则有一定的宽度，,图9 粒子束通过横向磁场后的分离,只有分离作用的场对于有宽度的离子束作用，离子束偏转后，会发生不同组份的离子束相交现象(图10－a)，因而不能获得有效分离。,M1,M3’,M2’,M3,M2,M1’,图10a 无聚焦作用的磁棱镜,理想的场应当既能象棱镜那样使离子束发生质量色散，又应有透镜的作用，使发散的离子束聚焦(图10－b)。,图10b 有聚焦作用的磁棱镜,理想聚焦场的磁场边界之方程的推导： 由图11，离子由S点发射经过磁场OAB，然后会聚于S’点。要实现这样的完善的会聚，磁场应具有什么形状的边界呢。,我们来讨论与直线SS’成角的离子射线1，假定在磁场边界上的入射点为P1(坐标为x，y)，并且SS’＝2a。在直角△SP1E中有,另一方面，在直角△P1DO1中，因为P1O1SP1，P1O1D＝，所以，,因此,这就是理想的磁场入射边界AO的方程，它是一条有拐点的曲线。由于对称性，出射边界BO也具有相似的形状。它们构成一个曲线边界的扇形。通常把具有这样边界形状的磁场叫做理想聚焦场。,(9) 扇形磁场的特征 扇形磁场的透镜方程：即质量为m 的离子经过扇形磁场聚焦时，像距、物距、入射角、出射角之间的关系之数学表达式可以通过复杂的推导求得。这里从略，有兴趣的同学可以参阅周华编《质谱学及其在无机分析中的应用》一书117－120页。,Figure: A schematic diagram of two-sector mass spectrometer.,离子离开磁场后在无场空间沿直线飞行，最后聚焦于离子接收器平面上，由离子接收器接收检测。,3 离子接收器 离子接收器由一个有限制狭缝板和金属杯(法拉第筒)组成，调整加速电压或磁场电流，使相互分开的几个离子束中的某一个离子束正好聚焦并通过限制狭缝而进入接收杯内。 接收器直接获得的离子流强度是极其微弱的，一般小于10－8－10－9A，必须经过直流放大器放大后才能进行记录和检测，直流大器的电阻较大(109－1012，一般用1011。例如离子流强度为10－11A 则该放大器上的电位差为1伏特），放大器上的电位差转换成数字输出。,现代质谱计设计有多个接收器，可同时接收记录被分开的几束离子及其强度，从而实现了地质和生物样品中同位素比值的精确测定。 离子流接收器除上述的法拉第结构外，还有电子倍增器或带有转换电极结构的光电倍增管探测系统(如Daly探测器), 能探测到10－19 A的微弱离子流。,5. 有关质谱计性能的几个概念 (1) 质量数范围 质量数范围说明质谱计能够处理的最轻和最重离子之间的质量范围，通常以质量数或质荷比(m/e)表示，它规定了被分析物质质量的上、下限。显然它与加速电压、磁场强度等的可变范围有关。,(2) 质量色散 质谱仪使质量为M和M＋△M的两离子束分离并聚焦成中心距为△x的两个峰，则质量色散定义为：,其物理意义是，单位质量差所分开的距离。,(2) 质量分辨率 我们希望质量分析器既能使不同质量的离子分开，又能使同一质量的离子聚焦在一起，为比较仪器这方面的能力，需要一个反映这两种属性的参数，它既跟色散有关又跟离子束的宽度有关。,如果质谱仪器刚好能把质量为M的质谱峰与另一个质量为M△M的质谱峰分辨开，我们就定义为仪器的质量分辨或质量分辨本领(Resolving Power):,有时也用其倒数表示：,它的物理意义是仪器在质量M附近能够分辨的最小相对质量差。,用什么标准作为两个峰刚好分开的判据呢？在质谱学中认为，当质量为M和M＋△M的两个质谱峰边之间的间隔接近零时，或者当中心距△x=W（这里W=(W1+W2)/2,其中W1、W2为质谱峰1和2的峰底宽度）时，这样两个峰就是刚好分开的。,所以,(4) 灵敏度 绝对灵敏度是指仪器可检测的最小样品量。 相对灵敏度是指仪器可同时检测的大组份与小组份的含量之比。 这两个指标总的体现了仪器的电离效率、从源到探测器之间的飞行效率、探测效率和本底噪声等状况。 丰度灵敏度: 若大丰度的M质量峰的离子流强度为IM，该峰的“拖尾”对于相邻的低小丰度的弱离子质量峰强度的贡献为△IM，,显然IM越小越好，即丰度灵敏度越大越好。,则丰度灵敏度＝,(3) 精密度(precision)和准确度(accuracy) 精密度表示仪器所进行的重复测量的符合程度:,标准误差(Standard error):,标准偏差(Standard deviation)：,准确度表示测量结果与真值的偏离程度。,,,NO Accuracy - NO Precision,Accuracy - NO Precision,Precision - NO Accuracy,Precise AND Accurate !,What contributes to most accurate Results ?,40% The Scientist, responsible for Sample Collection, Separation, Chemistry, Sample Loading etc. and Final Data Evaluation 20% The Operator of the MS, responsible for MS Performance, MS Maintenance (cleanness, electronics performance, etc.) 20% The Operator of the MS, responsible for Filament loading, Collector setup, Analysis Parameter setup, Data Reduction and Evaluation,only about ~20%  The Mass Spectrometer by its performance,