最早的质谱检测器是谁发明（第一台质谱仪）

admin 发明家 2023-04-10 98 0 最早的质谱检测器是谁发明

今天给各位分享最早的质谱检测器是谁发明的知识，其中也会对第一台质谱仪进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

文章目录：

1、质谱仪是如何发明的？
2、质谱仪什么时候发明的
3、质谱的发展史
4、质谱仪是啥？谁发明的？
5、什么是质谱仪？

质谱仪是如何发明的？

阿斯顿（F.W.Aston）是卡文迪什实验室的一名工作人员，曾经协助J.J.汤姆生研究正射线，经过长期实践，发明了质谱仪，从而获得1922年诺贝尔化学奖。

1877年9月1日阿斯顿出生在英国产业革命的发源地——伯明翰，他的外祖父是枪支制造者，因此他从小就有机会接触金工和手工艺，培养了技艺方面的才能。小时候他就爱做机械玩具，他在自己家里设有金工间，搞过不少工具革新，甚至还自己做成了摩托车。他也很喜爱做化学和真空实验。伦琴发现X射线的消息，激励他自己尝试做X射线管。为了抽取真空，他发明了一种新型的斯普伦格真空泵，并用以研究放电管中的克鲁克斯暗区。在1903年他发现了一个特殊的暗区，人称为阿斯顿暗区。1909年阿斯顿任伯明翰大学物理讲师。

正当这时，J.J.汤姆生在卡文迪什实验室的正射线研究取得一定成果。这个实验技术相当复杂，极需有经验的技师协助工作。于是J.J.汤姆生向好友坡印廷（J.H.Pointing）要人，坡印廷把自己的学生阿斯顿推荐给他。1910年，阿斯顿来到卡文迪什实验室，当了J.J.汤姆生的一名助手。

J.J.汤姆生的正射线研究已经进行了好几年，并且前后发表了8篇论文，这项工作原来是维恩（W.Wien）在1898年做过的极隧射线研究的继续，但J.J.汤姆生又做了相当多的改进。实验的基本方法是用磁场和电场使正射线偏转，在屏上或照片上显示出抛物线轨迹，从而粗略地计算其荷质比与速度。然而图像很差，有时甚至无法辨认不同成分的轨迹。

阿斯顿参加正射线的工作后，对实验装置做了多项改进。他用大玻璃球壳做低压放电管，设计并制备了一种适于拍摄抛物线径迹的专用照相机，还做了一台非常灵敏的石英微量秤以测量气体分离后的密度。1912年夏他制成了一台改进的正射线测量仪，把球壳中的空气抽走后，可以从照片上看到一系列的抛物线，这些抛物线分别为C、O、CO、CO2、H、H2和Hg离子的径迹。虽然仪器的分辨率不高，但质量数相差10%的抛物线可以分开。

这时，汤姆生从他的皇家研究所同事杜瓦（J.Dewar）那里要到了做氖管的氖气。当他将氖气充入放电球壳时，出乎意料，原子量为20.2的氖气竟出现了两条抛物线，一条粗的相当于20个原子质量单位，另外一条相当于22个原子质量单位，非常暗淡。

实验者没有放过这个异常情况，后来知道，这实际上是氖的同位素20Ne与22Ne，可是1913年索迪（F.Soddy）还没有完成同位素的工作，甚至连同位素这个名词还没有出现，J.J.汤姆生做了一个初步估计，认为可能是一种特殊的分子NeH2，它的分子量正好是22。

但是，阿斯顿不肯接受这个判断，他希望通过事实作出结论。于是他找来最纯的氖气进行试验，结果仍然是两条抛物线，和先前完全一样，这使阿斯顿增强了信心，相信是两种不同的氖。

阿斯顿想从各种不同的途径来证明两种氖的存在，一是分离出这两种不同质量的物质，二是进一步改进正射线偏转法。他先用液态空气冷却的活性炭对氖气进行分馏，没有成功。后又用多孔陶管扩散方法进行分馏，也不见显著效果。1914年开始，他改用自动连续扩散的方法，可惜没有采用低温冷却，效果仍然不大。

不久，战争爆发了，阿斯顿进入伐波鲁（Farnborough）的皇家飞机工厂当化学技术员。他虽然离开了实验室，可是脑子里还经常想分离氖气的问题。他对物理学懂得不多，平常难得有机会跟大科学家们讨论问题。这时正值战争期间，飞机工厂集中了一批物理学家，他利用茶余饭后，和这些物理学家讨论正射线的问题，从他们那里学到了不少的理论知识，甚至包括量子理论。

由于科学家们的鼓励，加上他自己不断地思考，1919年当他回到卡文迪什实验室后，就马上着手用电磁聚焦的方法来分离两种不同的氖，后来果然获得了成功。阿斯顿把他的仪器称为质谱仪。

J.J.汤姆生在这个问题上显然不如他的助手敏锐，他虽然对NeH2的说法并不太坚持，但也不承认两个成分是氖的同位素。他认为同位素的概念只能用在放射性元素上，直到1921年在皇家学会讨论这个问题的时候还持反对态度。

随后，阿斯顿继续用质谱仪分析其他元素，找到了许多元素的同位素，J.J.汤姆生不久也就接受了阿斯顿的观点。

敢于坚持自己的观点，不迷信权威。这可以说是卡文迪什实验室的科学传统。而J.J.汤姆生虽然曾经持有错误观点，但一旦认识到自己错了，就不再坚持。在实践面前人人平等，在真理面前人人平等，不分高低贵贱，这就是科学工作的基本准则。

质谱仪什么时候发明的

质谱方法最早于1913年由J.J.汤姆孙确定，以后经 F.W.阿斯顿等人改进完善。英国实验物理学家阿斯顿因发明质谱仪分离同位素而获得1922年诺贝尔化学奖，他首次制成了聚焦性能较高的质谱仪,并用此对许多元素的同位素及其丰度进行测量,从而肯定了同位素的普遍存在.

最早的质谱检测器是谁发明（第一台质谱仪）

质谱的发展史

早在19世纪末，E.Goldstein在低压放电实验中观察到正电荷粒子，随后W.Wein发现正电荷粒子束在磁场中发生偏转，这些观察结果为质谱的诞生提供了准备。

第一台质谱仪是英国科学家FrancisWilliamAston于1919年制成的。Aston用这台装置发现了多种同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287中核素中的212中，并第一次证明了原子质量亏损。为此他获得了1922年诺贝尔化学奖。

到20世纪20年代，质谱逐渐成为一种分析手段，被化学家采用；从40年代开始，质谱广泛用于有机物质分析；1966年，M.S.B，Munson和F.H. Field报

到了化学电离源（Chemical Ionization，CI），质谱第一次可以检测热不稳定的生物分子；到了80年代左右，随着快原子轰击（FAB）、电喷雾（ESI）和基质辅助激光解析（MALDI）等新“软电离”技术的出现，质谱能用于分析高极性、难挥发和热不稳定样品后，生物质谱飞速发展，已成为现代科学前沿的热点之一。由于具有迅速、灵敏、准确的优点，并能进行蛋白质序列分析和翻译后修饰分析，生物质谱已经无可争议地成为蛋白质组学中分析与鉴定肽和蛋白质的最重要的手段。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。如用质谱法作为气相色谱（GC）的检测器已成为一项标准化GC 技术被广泛使用。由于GC-MS 不能分离不稳定和不挥发性物质，所以发展了液相色谱（LC）与质谱法的联用技术。LC-MS可以同时检测糖肽的位置并且提供结构信息。1987年首次报道了毛细管电泳（CE）与质谱的联用技术。CE-MS 在一次分析中可以同时得到迁移时间、分子量和碎片信息，因此它是LC-MS的补充。

在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱的发展对基础科学研究、国防、航天以及其他工业、民用等诸多领域均有重要意义。

质谱仪是啥？谁发明的？

又称质谱计[1](mass spectrometer)。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。

分离和检测不同同位素的仪器。仪器的主要装置放在真空中。将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。质谱方法最早于1913年由J.J.汤姆孙确定，以后经 F.W.阿斯顿等人改进完善。现代质谱仪经过不断改进，仍然利用电磁学原理，使离子束按荷质比分离。质谱仪的性能指标是它的分辨率，如果质谱仪恰能分辨质量m和m＋Δm，分辨率定义为m／Δm。现代质谱仪的分辨率达 105 ～106 量级，可测量原子质量精确到小数点后7位数字。

质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2／3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当量关系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识。对于可通过矿石中提取的放射性衰变产物元素的分析测量，可确定矿石的地质年代。质谱方法还可用于有机化学分析，特别是微量杂质分析，测量分子的分子量，为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。由于化合物有着像指纹一样的独特质谱，质谱仪在工业生产中也得到广泛应用。

固体火花源质谱：对高纯材料进行杂质分析。可应用于半导体材料有色金属、建材部门;气体同位素质谱：对稳定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar测定，可应用于地质石油、医学、环保、农业等部门 [编辑本段]有机质谱仪有机质谱仪基本工作原理：以电子轰击或其他的方式使被测物质离子化，形成各种质荷比（m/e）的离子，然后利用电磁学原理使离子按不同的质荷比分离并测量各种离子的强度，从而确定被测物质的分子量和结构。

有机质谱仪主要用于有机化合物的结构鉴定，它能提供化合物的分子量、元素组成以及官能团等结构信息。分为四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪和磁质谱仪等。

有机质谱仪的发展很重要的方面是与各种联用仪（气相色谱、液相色谱、热分析等）的使用。它的基本工作原理是：利用一种具有分离技术的仪器，作为质谱仪的"进样器"，将有机混合物分离成纯组分进入质谱仪，充分发挥质谱仪的分析特长，为每个组分提供分子量和分子结构信息。

可广泛用于有机化学、生物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。 [编辑本段]无机质谱仪无机质谱仪与有机质谱仪工作原理不同的是物质离子化的方式不一样，无机质谱仪是以电感耦合高频放电 (ICP)或其他的方式使被测物质离子化。

无机质谱仪主要用于无机元素微量分析和同位素分析等方面。分为火花源质谱仪、离子探针质谱仪、激光探针质谱仪、辉光放电质谱仪、电感耦合等离子体质谱仪。火花源质谱仪不仅可以进行固体样品的整体分析，而且可以进行表面和逐层分析甚至液体分析；激光探针质谱仪可进行表面和纵深分析；辉光放电质谱仪分辨率高，可进行高灵敏度，高精度分析，适用范围包括元素周期表中绝大多数元素，分析速度快，便于进行固体分析；电感耦合等离子体质谱，谱线简单易认，灵敏度与测量精度很高。

质谱分析法的特点是测试速度快，结果精确。广泛用于地质学、矿物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。 [编辑本段]同位素质谱仪同位素质谱分析法的特点是测试速度快，结果精确，样品用量少（微克量级）。能精确测定元素的同位素比值。广泛用于核科学，地质年代测定，同位素稀释质谱分析，同位素示踪分析。 [编辑本段]离子探针离子探针是用聚焦的一次离子束作为微探针轰击样品表面，测射出原子及分子的二次离子，在磁场中按质荷比（m/e）分开，可获得材料微区质谱图谱及离子图像，再通过分析计算求得元素的定性和定量信息。测试前对不同种类的样品须作不同制备，离子探针兼有电子探针、火花型质谱仪的特点。可以探测电子探针显微分析方法检测极限以下的微量元素，研究其局部分布和偏析。可以作为同位素分析。可以分析极薄表面层和表面吸附物，表面分析时可以进行纵向的浓度分析。成像离子探针适用于许多不同类型的样品分析，包括金属样品、半导体器件、非导体样品，如高聚物和玻璃产品等。广泛应用于金属、半导体、催化剂、表面、薄膜等领域中以及环保科学、空间科学和生物化学等研究部门。