MS基本結(jié)構(gòu)及工作原理

安捷倫四極桿MS系統(tǒng)離子源毛細(xì)管離子光學(xué)組件四極桿濾質(zhì)器檢測器真空系統(tǒng)目前一頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)離子源離子源設(shè)計(jì)面臨的問題抗污染傳輸效率離子化效率目前二頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)離子源目前三頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)Agilent離子源目前四頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)Agilent離子源：ESI目前五頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)ESI電離模式（正離子）目前六頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)ESI參數(shù)設(shè)定

目前七頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)電噴霧理論電噴霧過程過程實(shí)質(zhì)上是電泳過程。也就是說通過高壓電場可以分離溶液中的正離子與負(fù)離子，例如在正離子模式下，電噴霧電離針相對真空取樣小孔保持很高的正電位，負(fù)離子被吸引到另一端，在半月形的液體表面聚集著大量的正電荷離子，液體表面的正電荷離子之間相互排斥，并從針尖處的液體表面擴(kuò)展出去。當(dāng)靜電場力與液體表面張力保持平衡時(shí)，液體表面錐體的半頂角為49.3°，在G.Taylor的研究工作中稱之為“Taylor錐體”。隨著小液滴的減小，電場強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，過剩的正電荷克服表面張力形成小液滴，最終從Taylor錐體的尖端濺射出來。噴針Taylor錐體高壓電源對電極目前八頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)電噴霧理論D.P.HSmith提出的公式可以解釋影響電噴霧過程的幾個(gè)參數(shù)。發(fā)生電噴霧的高電壓Von(kV)與電噴霧針的半徑(um)，溶劑的表面張力γ(N/m)有關(guān)，還與噴霧針尖和反向電極(取樣真空小孔)的距離d(mm)有關(guān)：若使用甲醇作溶劑(γ=0.0226N/m)，噴霧毛細(xì)管的半徑為50um，噴霧針尖與反向電極之間的距離是5mm，則可能發(fā)生的電壓為1.27kV，如果換成水，則發(fā)生電噴霧的電壓就要升到2.29kV。﹡事實(shí)上，大量證據(jù)表明，從ESI圖譜中觀察到的離子與液相中存在的離子是不一樣的。目前九頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)電噴霧理論處于正電壓的霧化針噴出的氣溶膠小液滴帶有過量的正電荷，隨著溶劑的揮發(fā)和小液滴面積的縮小，表面電荷與表面積的比值就會(huì)變大，直到電荷排斥足以克服表面張力，使小液滴發(fā)生濺射，此時(shí)電荷排斥等于表面張力，并服從雷利（Rayleigh）穩(wěn)定限，可用公式表述如下：式中，q為小液滴電荷數(shù)；R為小液滴面積；ε0為真空介電常數(shù)；γ為表面張力。帶點(diǎn)小液滴通過發(fā)射出細(xì)小的小液滴來降低“庫侖力”，隨著溶劑的不斷揮發(fā)，小液滴會(huì)重新達(dá)到雷利穩(wěn)定限，然后進(jìn)一步發(fā)射出更細(xì)小的小液滴，由于較大的小液滴是通過不斷分裂形成較小的小液滴束，這個(gè)過程被命名為為“不均勻裂解”。目前十頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)電噴霧理論許多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ESI信號的響應(yīng)值與被分析物的濃度有關(guān)。已經(jīng)觀察到的線性響應(yīng)相關(guān)的最大濃度是10-5mol/L，高于這個(gè)濃度則線性曲線就會(huì)變得平坦。這個(gè)事實(shí)可以歸屬為在這個(gè)濃度下，小液滴表面的電荷已經(jīng)完全飽和了，增加濃度已經(jīng)不能提高液滴表面的生成離子的電荷數(shù)。在ESI動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的低端還受到靈敏度的限制，與質(zhì)譜離子源和質(zhì)量分析器的效率有關(guān)，且與無法避免的化學(xué)背景有關(guān)。線性范圍會(huì)隨著儀器設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域不同而有很大的變化，就一般而言，ESI的動(dòng)態(tài)范圍大致在3~4個(gè)數(shù)量級。ESI強(qiáng)度與濃度變化的關(guān)系如下圖：目前十一頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)Agilent離子源：APCI目前十二頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)APCI電離模式（正離子）目前十三頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)APCI參數(shù)設(shè)定目前十四頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)APCI的電離原理目前十五頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)ESI與APCIESI液相離子化極性化合物和生物大分子流速：0.001~1ml/min優(yōu)點(diǎn)化合物無需具有揮發(fā)性是熱不穩(wěn)定化合物的首選除了單電荷離子還能形成多電荷離子APCI氣相離子化非極性，小分子（較ESI而言），且有一定揮發(fā)性流速：0.2~2ml/min優(yōu)點(diǎn)不易產(chǎn)生碎片離子源參數(shù)調(diào)整簡單噴霧器及針位置不關(guān)鍵LC流速可達(dá)2.0ml/min目前十六頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)什么是CID？目前十七頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)CID對質(zhì)譜圖的影響目前十八頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)正離子和負(fù)離子

大氣壓電離技術(shù)能生成正離子和負(fù)離子。對于指定的分析，主要的離子類型取決于分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和溶液的pH值（尤其對于ESI源）。雖然離子源中可能存在兩種離子類型，離子傳輸和聚焦區(qū)域中離子光學(xué)元件的極性決定了檢測到的離子類型。正離子和負(fù)離子分析要求不同的離子光學(xué)元件設(shè)置。目前十九頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)毛細(xì)管毛細(xì)管的內(nèi)孔被污染，會(huì)降低離子傳輸，特別是低質(zhì)量端。如果污染嚴(yán)重，可能從進(jìn)口到出口產(chǎn)生泄漏電流，導(dǎo)致毛細(xì)管電流增加。嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致室電壓錯(cuò)誤。目前二十頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)椎孔體椎孔體既是一個(gè)透鏡，也是移除中性多余的氣體和溶劑分子的地方（錐1直徑=1.7mm）。較重離子動(dòng)量較大，通過錐孔體小孔;干燥氣體等較輕離子被錐孔體轉(zhuǎn)向，被泵抽走。錐體適當(dāng)提前可以提高靈敏度。目前二十一頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)八級桿離子向?qū)Ш屯哥R1、透鏡2

在SL系列MS中透鏡1是一個(gè)電子靜態(tài)透鏡，聚焦離子。透鏡2被施加一個(gè)RF電壓，使其與四級桿有相同頻率。八級桿將繼續(xù)聚焦飛向四級桿的離子。這個(gè)區(qū)域由分子渦輪泵泵走大量中性物質(zhì)。八級桿讓離子在進(jìn)入四級桿前，勻化離子能量分布。目前二十二頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)四級桿質(zhì)量過濾器

鍍金陶瓷或者鉬合金目前二十三頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)四級桿質(zhì)量過濾器如何工作

目前二十四頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)馬修穩(wěn)定圖

馬修穩(wěn)定圖中的三角區(qū)包括了所有允許離子遵循一個(gè)穩(wěn)定的軌道飛行到達(dá)檢測器的可能的DC和RF的組合。在DC和RF外的三角區(qū)的組合會(huì)導(dǎo)致在四級桿區(qū)域離子不穩(wěn)定。目前二十五頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)檢測器—高能量倍增檢測器（HED）

離子從四級桿質(zhì)量過濾器中通過后，由透鏡引導(dǎo)進(jìn)入高能量打拿極（HED），HED產(chǎn)生與它接收到的離子的數(shù)量成正比的電流信號，匹配的電子倍增器電極使電子積累和加速進(jìn)入放大器的喇叭口，信號被傳遞到電極進(jìn)行放大和處理。目前二十六頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)離子檢測—HED運(yùn)轉(zhuǎn)模式

目前二十七頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)真空系統(tǒng)目前二十八頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)真空系統(tǒng)真空腔真空腔由鋁制成，有出口連接其它元件和質(zhì)量分析器。真空腔由密封圈分成幾個(gè)階段，每個(gè)階段的壓力逐漸降低。真空腔表面是一個(gè)平的鋁板，覆蓋了真空腔頂部大的出口。真空腔的O形環(huán)提供必要的密封。表面有螺母將其上緊。目前二十九頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)真空系統(tǒng)目前三十頁\總數(shù)三十一頁\編于十五點(diǎn)真空系統(tǒng)真空泵

高真空泵