质子转移反应质谱(PTR-MS)是二十世纪九十年代中期发展起来的新型质谱仪器，因其灵敏度高、响应速度快、特异性好、样品无需预处理、可定量分析等优点，在医疗卫生、食品科学和大气环境等众多领域得到广泛的发展和应用。　　本文以科技部重大科学仪器设备专项“质子转移反应质谱仪器研制及应用示范”课题为依托。就质子转移反应的发生原理和浓度计算原理，列出了影响质子转移反应的重要参数。针对PTR-MS离子源和漂移管的结构设计与性能评价进行了研究，通过离子光学分析软件，模拟研究了不同种结构类型的漂移管，对其内部电场分布均匀性的影响，并对离子在漂移管内部的运动轨迹进行了研究分析。研究了对液体样品检测时的进样系统，在气路控制、质量筛选分析和离子检测三个方面对仪器的整体性能进行评价和优化。　　利用PTR-MS仪器测量橙汁挥发性有机化合物，并对其物质成分进行分析，得出不同地域和不同品种的柑橘所榨的橙汁中的香气物质的化学成分和绝对浓度值存在一定的差异。同时也为建立橙汁的挥发性香气物质的质谱谱库提供理论基础。文中分别采用主成分分析法(PCA)和费舍尔判别法(FDA)对重庆的四种柑橘果汁和重庆、福建、湖南、江西和广西五个地区的脐橙果汁进行区分，建立了不同类型橙汁的区分函数模型和未知橙汁样本类型的判别函数模型。