三重四級桿質(zhì)譜儀原理詳解

三重四級桿質(zhì)譜儀原理現(xiàn)在是1頁\一共有74頁\編輯于星期六內(nèi)容質(zhì)量分析–基礎(chǔ)知識–質(zhì)量分析器的性能特點?分辨率?準確率?質(zhì)量范圍多級質(zhì)量分析–什么是多級質(zhì)譜？–多級質(zhì)譜如何工作？–碰撞誘導解離(CID)–采集方式?SRM?MRMQQQ的優(yōu)點（選擇性、靈敏度和速度）現(xiàn)在是2頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析:基本基礎(chǔ)知識在質(zhì)量分析器里所產(chǎn)生的離子是根據(jù)他們的質(zhì)荷比(m/z).進行分離的現(xiàn)在是3頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)荷比

與小分子不同，一個更大分子的同位素質(zhì)量簇中豐度最大的離子可能不是最低同位素質(zhì)量。注意這個變化是同位素分布，它將影響你分析的結(jié)果。現(xiàn)在是4頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析器的性能特點分辨率=M/ΔM分辨率為200時，準確率是～2000ppm分辨率為2500時，準確率是～100ppm現(xiàn)在是5頁\一共有74頁\編輯于星期六準確率（ppm級誤差的例子）一個質(zhì)量為1000道爾頓的化合物

1000±2.0Da(or±2000ppm)1000±0.5Da(or±500ppm)1000±0.1Da(or±100ppm)1000±0.01Da(or±10ppm)1000±0.002Da(or±2ppm)現(xiàn)在是6頁\一共有74頁\編輯于星期六一個單四極桿質(zhì)譜儀現(xiàn)在是7頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器合成電壓在兩個對桿上數(shù)量是相同的，極性是相反的?，F(xiàn)在是8頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器如何工作的？現(xiàn)在是9頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器穩(wěn)定性圖表馬修穩(wěn)定圖現(xiàn)在是10頁\一共有74頁\編輯于星期六選擇性離子監(jiān)測與全掃描對比現(xiàn)在是11頁\一共有74頁\編輯于星期六三重四極桿與其他液相/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的比較–在質(zhì)譜應(yīng)用領(lǐng)域里三重四極桿是最靈敏和定量重現(xiàn)性最好的儀器。–在質(zhì)譜應(yīng)用領(lǐng)域里三重四極桿在執(zhí)行中性丟失掃描和母子掃描模式具有最好的靈敏性和準確性。三重四極桿不是最好的獲取質(zhì)譜圖的儀器，平行測量的質(zhì)譜系統(tǒng)會更好些：

?

三重四極桿質(zhì)譜/質(zhì)譜不如離子阱質(zhì)譜儀（TRAPS）靈敏（定性）?三重四極桿質(zhì)譜不如飛行時間質(zhì)譜儀（TOF）所獲取的質(zhì)譜圖那么有說服力（定性）現(xiàn)在是12頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析器的性能特點?

質(zhì)量范圍–不同類型質(zhì)量分析器質(zhì)荷比的范圍。四極桿分析器典型的掃描范圍高達3000m/z?，F(xiàn)在是13頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)量分析——質(zhì)譜/質(zhì)譜方式的介紹現(xiàn)在是14頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)量分析通常通過由惰性氣體分子，例如氮氣，氬氣或氦氣，碰撞所選擇的分子離子來實現(xiàn)的。這個過程就是所謂的碰撞誘導解離（CID)。對所得的碎片離子進行質(zhì)量分析。碎片離子被用于對原來的分子離子的結(jié)構(gòu)判斷。多質(zhì)譜分析可用于縮氨酸順序，碳水化合物的結(jié)構(gòu)特性，低聚核苷酸以及酯類藥物類的分子等的測定?，F(xiàn)在是15頁\一共有74頁\編輯于星期六什么是碰撞誘導解離（CID）？這是一個通過中性分子的碰撞把能量傳遞給離子的過程。這種能量傳遞足以使分子鍵斷裂和所選擇的離子重排。

為什么它那么重要？在70年代初期McLafferty(JACS,95,3886,1973)論證了從離子觀測得的鍵斷裂和重排，表明了CID是中性分子的分子結(jié)構(gòu)的典型代表。結(jié)構(gòu)闡述用主要的分裂機理方式解釋CID譜圖。現(xiàn)在是16頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)譜分析兩種型號的質(zhì)譜時間串聯(lián)的質(zhì)譜空間串聯(lián)的質(zhì)譜現(xiàn)在是17頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)多級質(zhì)譜分析：通過離子阱質(zhì)量分析器實現(xiàn)時間串聯(lián)多級質(zhì)量分析是通過同一個分析器實現(xiàn)的，分離出所需的離子，使之斷裂，并分析碎片離子?，F(xiàn)在是18頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜:離子阱（質(zhì)譜n）離子在離子阱中靜電捕獲（無線電頻率場見下圖）通過改變阱里的電場，從而選擇特定的離子留在阱里，把其他的排除出離子阱。在與惰性氣體原子（氦，氬或者氮）碰撞后，所選擇的離子被激活，所產(chǎn)生的更大動能使它們變成碎片。所得的碎片離子通過分析后，得到碎片離子譜圖?，F(xiàn)在是19頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：優(yōu)點?離子阱的一個優(yōu)點就是它們能夠分離出某種離子，把其他的離子排除出離子阱。?

被分離的離子能夠通過CID的方式變成碎片然后被測定。?

質(zhì)譜/質(zhì)譜試驗能快速進行。?

離子阱允許對碎片離子和碎片片段進行多重質(zhì)譜/質(zhì)譜(akaMSn)實驗，以獲得更多的結(jié)構(gòu)信息。?

另外一個優(yōu)點就是它們能夠富集離子，以提供更好的離子信號?，F(xiàn)在是20頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：缺點?

缺乏三重四極桿（QQQ）類型的母離子掃描和和中性丟失掃描的高靈敏度。?

因為空間電荷效應(yīng)的影響，離子阱的動態(tài)范圍有限。因為如果過多的離子積累在阱里，它們的電荷相斥會對儀器的分辨率和定量分析造成有害的影響?，F(xiàn)在是21頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：通過QQQ質(zhì)量分析器完成?

空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜分析通過連續(xù)的質(zhì)量分析器實現(xiàn)，例如QQQ。現(xiàn)在是22頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)多級質(zhì)譜：QQQ?

必須通過連續(xù)放置多個分析器來實現(xiàn)空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜分析。?

對于QQQ，每個分析器有以下單獨的作用：

–第一個四極桿(Q1)根據(jù)設(shè)定的質(zhì)荷比范圍掃描和選擇所需的離子。–第二個四極桿(Q2)，也稱碰撞池，用于聚集和傳送離子。在所選擇離子的飛行途中，引入碰撞氣體，例如氮氣等。–第三個四極桿(Q3)用于分析在碰撞池中產(chǎn)生的碎片離子。現(xiàn)在是23頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)多級質(zhì)譜：QQQ?QQQ質(zhì)譜儀對于液相色譜－質(zhì)譜/質(zhì)譜應(yīng)用來說是權(quán)威的分析工具，特別是需要精確定量時。?

可以通過三重四極桿質(zhì)譜儀可以進行如下幾類試驗：

–子離子掃描–母離子掃描–中性丟失掃描–單個反應(yīng)監(jiān)測–多重反應(yīng)監(jiān)測現(xiàn)在是24頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：子離子掃描?

Q1選擇了某一特定質(zhì)量的母離子，Q2碰撞池產(chǎn)生碎片離子，然后在Q3中分析。此過程產(chǎn)生典型的質(zhì)譜質(zhì)譜碎片譜圖。第一個四極桿在選擇性離子監(jiān)測模式，第二個在全掃描監(jiān)測模式現(xiàn)在是25頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：母離子掃描?

在母離子掃描中，Q1測定母離子，Q3測定某個特定的碎片離子，因此可在非常復雜的混合物中監(jiān)測某種特定的分子。?

在下面的例子中，睪丸激素在母碎片（m/z367）中碎片m/z97得到選擇性監(jiān)測，具有極高的靈敏度和精確的定量分析?，F(xiàn)在是26頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：中性丟失掃描

在QQQ中進行中性丟失掃描，Q1和Q3分析器的結(jié)合使靈敏度和選擇性得到最大化。Q1/Q3中性丟失掃描可監(jiān)測母離子特定的中性丟失，例如縮氨酸磷酸鹽中一個磷酸根的丟失。在這個例子中，Q1和Q3的掃描得到母離子的譜圖，這張譜圖是母離子為了磷酸化，丟失了碎片98而得到的?，F(xiàn)在是27頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：單個反應(yīng)監(jiān)測(SRM)選擇某一質(zhì)量的母離子，Q2碰撞單元產(chǎn)生碎片離子。Q3只分析一個碎片離子。此過程產(chǎn)生一個簡單的單個離子碎片譜圖?，F(xiàn)在是28頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：多反應(yīng)監(jiān)測Q1選擇某一質(zhì)量的母離子，碰撞單元產(chǎn)生碎片離子。Q3用于搜尋多個選擇反應(yīng)監(jiān)測，這就是多重反應(yīng)監(jiān)測（MRM）?，F(xiàn)在是29頁\一共有74頁\編輯于星期六采集類型：QQQ質(zhì)譜儀現(xiàn)在是30頁\一共有74頁\編輯于星期六三重四極桿:SRM或MRM現(xiàn)在是31頁\一共有74頁\編輯于星期六多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）現(xiàn)在是32頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ應(yīng)用?采用QQQ,分析者可以采用最少的樣品制備步驟。?

經(jīng)常用于少量化合物的高通量定量分析，而不用于大量化合物同時高通量分析。。?

一些例子：?食品中的農(nóng)藥和除草劑?人類體液中的違禁藥物?地表水的藥物?生物基體中的藥物現(xiàn)在是33頁\一共有74頁\編輯于星期六酸性氯代除草劑的基本知識?常用于除去草地和谷類農(nóng)作物中闊葉雜草?潛在的地下水污染物?公眾的誤用?需要對痕量級別定量現(xiàn)在是34頁\一共有74頁\編輯于星期六傳統(tǒng)方法?

液－液萃取?

重氮甲烷衍生化?

氣相色譜方法和選擇性檢測器（例如電子捕獲檢測器）?

儀器二次運行確認?

存在問題?溶劑的過量使用?

問題數(shù)據(jù)的解釋?

甲基化試劑的安全關(guān)注現(xiàn)在是35頁\一共有74頁\編輯于星期六為什么使用HPLC/MS/MS??不需進行衍生化。?

在單個分析中實現(xiàn)確認定量。?

在復雜很臟的基體中的低檢測限?

提高實驗室效率/產(chǎn)出率（使用固相萃取技術(shù)）?

更可靠和可值得信賴的測試結(jié)果?，F(xiàn)在是36頁\一共有74頁\編輯于星期六無基體效應(yīng)(土壤)在380微升每個土壤萃取物中注射進20微升混標現(xiàn)在是37頁\一共有74頁\編輯于星期六三重四級桿質(zhì)譜儀原理現(xiàn)在是38頁\一共有74頁\編輯于星期六內(nèi)容質(zhì)量分析–基礎(chǔ)知識–質(zhì)量分析器的性能特點?分辨率?準確率?質(zhì)量范圍多級質(zhì)量分析–什么是多級質(zhì)譜？–多級質(zhì)譜如何工作？–碰撞誘導解離(CID)–采集方式?SRM?MRMQQQ的優(yōu)點（選擇性、靈敏度和速度現(xiàn)在是39頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析:基本基礎(chǔ)知識在質(zhì)量分析器里所產(chǎn)生的離子是根據(jù)他們的質(zhì)荷比(m/z).進行分離的現(xiàn)在是40頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)荷比與小分子不同，一個更大分子的同位素質(zhì)量簇中豐度最大的離子可能不是最低同位素質(zhì)量。注意這個變化是同位素分布，它將影響你分析的結(jié)果?，F(xiàn)在是41頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析器的性能特點分辨率=M/ΔM分辨率為200時，準確率是～2000ppm分辨率為2500時，準確率是～100ppm現(xiàn)在是42頁\一共有74頁\編輯于星期六準確率（ppm級誤差的例子）一個質(zhì)量為1000道爾頓的化合物1000±2.0Da(or±2000ppm)1000±0.5Da(or±500ppm)1000±0.1Da(or±100ppm)1000±0.01Da(or±10ppm)1000±0.002Da(or±2ppm)現(xiàn)在是43頁\一共有74頁\編輯于星期六一個單四極桿質(zhì)譜儀現(xiàn)在是44頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器合成電壓在兩個對桿上數(shù)量是相同的，極性是相反的?，F(xiàn)在是45頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器如何工作的？現(xiàn)在是46頁\一共有74頁\編輯于星期六四極桿質(zhì)量過濾器穩(wěn)定性圖表馬修穩(wěn)定圖現(xiàn)在是47頁\一共有74頁\編輯于星期六選擇性離子監(jiān)測與全掃描對比現(xiàn)在是48頁\一共有74頁\編輯于星期六三重四極桿與其他液相/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的比較–在質(zhì)譜應(yīng)用領(lǐng)域里三重四極桿是最靈敏和定量重現(xiàn)性最好的儀器。–在質(zhì)譜應(yīng)用領(lǐng)域里三重四極桿在執(zhí)行中性丟失掃描和母子掃描模式具有最好的靈敏性和準確性。三重四極桿不是最好的獲取質(zhì)譜圖的儀器，平行測量的質(zhì)譜系統(tǒng)

會更好些：

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三重四極桿質(zhì)譜/質(zhì)譜不如離子阱質(zhì)譜儀（TRAPS）靈敏（定性）?三重四極桿質(zhì)譜不如飛行時間質(zhì)譜儀（TOF）所獲取的質(zhì)譜圖那么有說服力（定性）現(xiàn)在是49頁\一共有74頁\編輯于星期六質(zhì)量分析器的性能特點?質(zhì)量范圍–不同類型質(zhì)量分析器質(zhì)荷比的范圍。四極桿分析器典型的掃描范圍高達3000m/z。現(xiàn)在是50頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)量分析質(zhì)譜/質(zhì)譜方式的介紹現(xiàn)在是51頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)量分析通常通過由惰性氣體分子，例如氮氣，氬氣或氦氣，碰撞所選擇的分子離子來實現(xiàn)的。這個過程就是所謂的碰撞誘導解離（CID)。對所得的碎片離子進行質(zhì)量分析。碎片離子被用于對原來的分子離子的結(jié)構(gòu)判斷。多質(zhì)譜分析可用于縮氨酸順序，碳水化合物的結(jié)構(gòu)特性，低聚核苷酸以及酯類藥物類的分子等的測定?，F(xiàn)在是52頁\一共有74頁\編輯于星期六什么是碰撞誘導解離（CID）？這是一個通過中性分子的碰撞把能量傳遞給離子的過程。這種能量傳遞足以使分子鍵斷裂和所選擇的離子重排。為什么它那么重要？在70年代初期McLafferty(JACS,95,3886,1973)論證了從離子觀測得的鍵斷裂和重排，表明了CID是中性分子的分子結(jié)構(gòu)的典型代表。

結(jié)構(gòu)闡述用主要的分裂機理方式解釋CID譜圖?，F(xiàn)在是53頁\一共有74頁\編輯于星期六多級質(zhì)譜分析兩種型號的質(zhì)譜/質(zhì)譜時間串聯(lián)的質(zhì)譜/質(zhì)譜或空間串聯(lián)的質(zhì)譜/質(zhì)譜現(xiàn)在是54頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)多級質(zhì)譜分析：通過離子阱質(zhì)量分析器實現(xiàn)時間串聯(lián)多級質(zhì)量分析是通過同一個分析器實現(xiàn)的，分離出所需的離子，使之斷裂，并分析碎片離子?，F(xiàn)在是55頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜:離子阱（質(zhì)譜n）離子在離子阱中靜電捕獲（無線電頻率場見下圖）通過改變阱里的電場，從而選擇特定的離子留在阱里，把其他的排除出離子阱。在與惰性氣體原子（氦，氬或者氮）碰撞后，所選擇的離子被激活，所產(chǎn)生的更大動能使它們變成碎片。所得的碎片離子通過分析后，得到碎片離子譜圖?，F(xiàn)在是56頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：優(yōu)點?離子阱的一個優(yōu)點就是它們能夠分離出某種離子，把其他的離子排除出離子阱。?

被分離的離子能夠通過CID的方式變成碎片然后被測定。?

質(zhì)譜/質(zhì)譜試驗能快速進行。?

離子阱允許對碎片離子和碎片片段進行多重質(zhì)譜/質(zhì)譜(akaMSn)實驗，以獲得更多的結(jié)構(gòu)信息。?

另外一個優(yōu)點就是它們能夠富集離子，以提供更好的離子信號。現(xiàn)在是57頁\一共有74頁\編輯于星期六時間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：缺點?缺乏三重四極桿（QQQ）類型的母離子掃描和和中性丟失掃描的高靈敏度。?

因為空間電荷效應(yīng)的影響，離子阱的動態(tài)范圍有限。因為如果過多的離子積累在阱里，它們的電荷相斥會對儀器的分辨率和定量分析造成有害的影響?，F(xiàn)在是58頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜：通過QQQ質(zhì)量分析器完成?

空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜分析通過連續(xù)的質(zhì)量分析器實現(xiàn)，例如QQQ?，F(xiàn)在是59頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)多級質(zhì)譜：QQQ?

必須通過連續(xù)放置多個分析器來實現(xiàn)空間串聯(lián)的多級質(zhì)譜分析。?

對于QQQ，每個分析器有以下單獨的作用：–第一個四極桿(Q1)根據(jù)設(shè)定的質(zhì)荷比范圍掃描和選擇所需的離子。–第二個四極桿(Q2)，也稱碰撞池，用于聚集和傳送離子。在所選擇離子的飛行途中，引入碰撞氣體，例如氮氣等。–第三個四極桿(Q3)用于分析在碰撞池中產(chǎn)生的碎片離子。現(xiàn)在是60頁\一共有74頁\編輯于星期六空間串聯(lián)多級質(zhì)譜：QQQ?QQQ質(zhì)譜儀對于液相色譜－質(zhì)譜/質(zhì)譜應(yīng)用來說是權(quán)威的分析工具，特別是需要精確定量時。?

可以通過三重四極桿質(zhì)譜儀可以進行如下幾類試驗：–子離子掃描–母離子掃描–中性丟失掃描–單個反應(yīng)監(jiān)測–多重反應(yīng)監(jiān)測現(xiàn)在是61頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：子離子掃描?Q1選擇了某一特定質(zhì)量的母離子，Q2碰撞池產(chǎn)生碎片離子，然后在Q3中分析。此過程產(chǎn)生典型的質(zhì)譜質(zhì)譜碎片譜圖。第一個四極桿在選擇性離子監(jiān)測模式，第二個在全掃描監(jiān)測模式現(xiàn)在是62頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：母離子掃描?

在母離子掃描中，Q1測定母離子，Q3測定某個特定的碎片離子，因此可在非常復雜的混合物中監(jiān)測某種特定的分子。

?在下面的例子中，睪丸激素在母碎片（m/z367）中碎片m/z97得到選擇性監(jiān)測，具有極高的靈敏度和精確的定量分析?，F(xiàn)在是63頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：中性丟失掃描

在QQQ中進行中性丟失掃描，Q1和Q3分析器的結(jié)合使靈敏度和選擇性得到最大化。Q1/Q3中性丟失掃描可監(jiān)測母離子特定的中性丟失，例如縮氨酸磷酸鹽中一個磷酸根的丟失。在這個例子中，Q1和Q3的掃描得到母離子的譜圖，這張譜圖是母離子為了磷酸化，丟失了碎片98而得到的現(xiàn)在是64頁\一共有74頁\編輯于星期六QQQ多級質(zhì)譜：單