荷质比

质荷比 (m/Q) 是与给定粒子的质量（物质的量）和电荷相关的物理量，以千克每库仑 (kg/C) 为单位表示。它最广泛地用于带电粒子的电动力学，例如 在电子光学和离子光学领域。

它出现在电子显微镜、阴极射线管、加速器物理学、核物理学、俄歇电子能谱学、宇宙学和质谱学等科学领域。根据经典电动力学，质荷比的重要性在于，当受到相同的电场和磁场时，具有相同质荷比的两个粒子在真空中沿相同的路径运动。在极少数情况下，汤姆森被用作质谱领域的单位。

有些学科改用荷质比 (Q/m)，它是质荷比的乘法倒数。 CODATA 推荐的电子值是 Q/m = −1.75882001076(53)×1011 C⋅kg−1。

当带电粒子在电场和磁场中运动时

其中 F 是施加在离子上的力，m 是粒子的质量，a 是加速度，Q 是电荷，E 是电场，v × B 是离子速度的叉积 和磁通密度。

这个微分方程是带电粒子的经典运动方程。它与粒子的初始条件一起，以 m/Q 的形式完全决定了粒子在空间和时间上的运动。因此，质谱仪可以被认为是质荷谱仪。

在质谱中呈现数据时，通常使用无量纲 m/z，它表示通过将离子的质量数除以其电荷数形成的无量纲量。

这个微分方程是带电粒子在真空中的经典运动方程。它与粒子的初始条件一起决定了粒子在空间和时间上的运动。它立即揭示了具有相同 m/Q 比的两个粒子以相同的方式表现。这就是为什么在带电粒子与磁场或电场相互作用的科学领域中，质荷比是一个重要的物理量。

存在源自量子力学的非经典效应，例如可以使具有相同 m/Q 的离子的路径发散的 Stern–Gerlach 效应。

IUPAC 推荐的质量和电荷符号分别为 m 和 Q，但是使用小写字母 q 表示电荷也很常见。电荷是标量属性，这意味着它可以是正 (+) 或负 (-)。库仑 (C) 是 SI 电荷单位；然而，可以使用其他单位，例如用基本电荷 (e) 表示电荷。

物理量 m/Q 的 SI 单位是千克每库仑。

上面的单位和符号在处理质谱物理时使用；但是，m/z 表示法用于质谱中的自变量。这种表示法简化了数据解释，因为它在数值上与统一的原子质量单位更相关。例如，如果离子携带一个电荷，则 m/z 在数值上等同于以统一原子质量单位 (u) 表示的离子的分子或原子质量，其中 m/Q 的数值是深奥的。

m是指分子或原子质量数，z是离子的电荷数；但是，根据定义，m/z 的数量是无量纲的。

质量为 100 u（统一原子质量单位）(m = 100) 的离子携带两个电荷 (z = 2) 将在 m/z = 50 处被观察到。但是，经验观察 m/z = 50 是一个方程 有两个未知数，可能是由其他离子引起的，例如质量为 50 u 的离子带有一个电荷。

因此，仅离子的 m/z 既不能推断质量也不能推断电荷数。需要附加信息，例如质量同位素异构体之间的质量间距或多个电荷状态之间的关系，以分配电荷状态并从 m/z 推断离子的质量。此附加信息通常但并非总是可用。

因此，m/z 主要用于报告质谱中的经验观察。该观察结果可与其他证据系列结合使用，以随后推断出离子的物理属性，例如质量和电荷。