質(zhì)譜儀是按照離子的質(zhì)荷比(m/z)不同，來分離不同分子量的分子，測定分子量進行成分和結(jié)構(gòu)分析。質(zhì)譜儀需要在高真空下工作，通常真空度達到10^-6Torr。質(zhì)譜組成有離子源、質(zhì)量分析器、檢測器，假如說儀器真空度達不到，可能會發(fā)生一下情況：大量氧會燒壞離子源的燈絲；用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電；引起額外的離子-分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化等。

　　離子源的主要作用是使待分析的樣品實現(xiàn)離子化，尤其是中性物質(zhì)帶上電荷。再抽真空狀態(tài)下試樣氣流，離子束經(jīng)過推斥極、加速極、聚焦狹縫。氣相質(zhì)譜儀常用的離子源有電子轟擊電離源 Electron Ionization (EI)，化學(xué)電離源 Chemical Ionization (CI)。這兩種離子源適合弱極性或半極性，只可形成單電荷離子，可分析小分子化合物。質(zhì)譜中最常用的離子源，一般為70 ev電子束，遠大于多數(shù)有機化合物的電離電位(7~15 ev)，會使相當(dāng)多的分子離子進一步裂解。主要用于揮發(fā)性樣品，樣品需經(jīng)過汽化，才能進入電離區(qū)。電子電離源碎片離子多，結(jié)構(gòu)信息豐富，有標(biāo)準(zhǔn)化合物質(zhì)譜庫，并且適用于分子量低于1000的樣品。 而有些化合物穩(wěn)定性差，為了得到分子量可采用化學(xué)電離，CI源是通過離子—分子反應(yīng)而完成的，準(zhǔn)分子離子強度高，便于推算分子量。

　　質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀器的核心，將離子按m/z順序分開而獲得質(zhì)譜。質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心部件，因此常以質(zhì)量分析器的類型來命名一臺質(zhì)譜儀。四級桿質(zhì)量分析器是氣相質(zhì)譜中使用比較多的質(zhì)量分析器，在四根對立的電極上相對采用對位的交頻電壓，通過固定頻率的交頻電壓使固定核質(zhì)比的離子可以通過。由四根棒狀電極，相對的兩個電極相連，形成四極場，其特點是靈敏度高。通過改變掃描電壓，將使不同質(zhì)荷比的分子碎片離子到達檢測器，得到質(zhì)譜圖。

　　離子阱質(zhì)量分析器是一個環(huán)電極和上下兩端蓋電極，環(huán)電極和上下兩端蓋電極都是繞Z軸旋轉(zhuǎn)的雙曲面。一種通過電場或磁場將氣相離子控制并貯存一段時間的裝置。原理類似四級質(zhì)量分析器，特定m / z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，改變端電極電壓，不同m/z離子飛出阱到達檢測器。即用高頻交流電把離子限制在離子阱里，然后用離子的特征電壓分別將其推出離子阱，到檢測器檢測。

　　質(zhì)譜儀檢測器種類有：電子倍增器、光子倍增器、法拉第杯、陣列檢測器。電子倍增器工作原理是從質(zhì)量分析器出來的離子轟擊陰極導(dǎo)致電子發(fā)射，電子在電場的作用下，依次轟擊下一級電極而被放大，電子倍增器的放大倍數(shù)一般在105～108。電子倍增器中電子通過的時間很短，利用電子倍增器可以實現(xiàn)高靈敏、 快速測定。類似于光電倍增管，由四級桿出來的離子打到高能級產(chǎn)生電子，電子經(jīng)倍增器產(chǎn)生電信號，記錄不同離子的信號即得質(zhì)譜。其中信號增益與檢測器電壓有關(guān)，提高檢測器電壓可以提高靈敏度，但降低檢測器壽命。

　　所以總結(jié)來說，離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離后的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質(zhì)量的多種碎片離子和中性粒子。它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器是將同時進入其中的不同質(zhì)量的離子，按質(zhì)荷比m/z大小分離的裝置。分離后的離子依次進入離子檢測器，采集放大離子信號，經(jīng)計算機處理，繪制成質(zhì)譜圖。