質(zhì)量分析器課件

質(zhì)譜質(zhì)量分析器簡介及應(yīng)用

GC或LC接口

有機(jī)質(zhì)譜示意圖質(zhì)量分析器檢測器離子源

PC

將離子源產(chǎn)生的離子按m/z順序分開并排列成譜2目的質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀器的核心，由質(zhì)量分析器的不同構(gòu)成了不同種類的質(zhì)譜儀器。由于不同類型的質(zhì)譜儀器有不同的原理、功能、指標(biāo)、應(yīng)用范圍，還涉及到它們可能有不同的實(shí)驗(yàn)方法，因而有必要了解各種質(zhì)譜分析器。單聚焦質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)量分析器四極桿質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器傅立葉變換離子回旋共振（FT-ICR）飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）內(nèi)容僅用一個扇形磁場，實(shí)際上是處于扇形磁場中的真空扇形容器，因而也稱為磁扇形分析器可以是180

90

60

等一、單聚焦質(zhì)量分析器

(singlefocusingmassanalyzer)5單聚焦質(zhì)量分析器原理

在離子源中形成的各種離子被加速電壓加速，獲得動能；加速后的離子進(jìn)入磁場，在磁場作用下作圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力:

我們在進(jìn)行質(zhì)譜分析時需順次確定各種質(zhì)荷比的離子的強(qiáng)度，檢測器置于固定的位置，即r為常數(shù)；可以固定V，掃描B，從而得到所有m/z離子的質(zhì)譜圖。已經(jīng)證實(shí)，由一點(diǎn)出發(fā)的、具有相同質(zhì)荷比的離子，以同一速度但不同角度進(jìn)入磁場偏轉(zhuǎn)后，離子束可重新會聚于一點(diǎn)，即靜磁場具有方向聚焦作用，因而稱為單聚焦質(zhì)量分析器。

單聚焦質(zhì)量分析器的缺點(diǎn)：

前面討論的是理想情況，事實(shí)上，離子在加速之前其動能并非絕對為零；同一質(zhì)荷比的離子，由于初始動能的差別而使其經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后不能準(zhǔn)確地聚焦于一點(diǎn)，因此儀器的分辨率不是很高。

單聚焦質(zhì)量分析器的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但分辨率低（一般為500以下），主要用于同位素測定。應(yīng)用為提高儀器的分辨率，質(zhì)量分析器除了應(yīng)用一個扇形磁場之外，還加上一個扇形電場(靜電分析器，ESA)，這就構(gòu)成了雙聚焦質(zhì)量分析器。二、雙聚焦質(zhì)量分析器

(doublefocusingmassanalyzer)一束具有能量分布的離子束，經(jīng)過扇形靜電場的偏轉(zhuǎn)后，離子按能量的大小順次排列。因靜電場與靜磁場一樣具有能量色散作用，因此如果使二者的能量色散數(shù)值相等、方向相反，離子在通過扇形電場和扇形磁場之后即能達(dá)到能量聚焦；加上方向聚焦作用，就是“雙聚焦”。離子在方向、能量都聚焦的情況下，質(zhì)譜可達(dá)到高分辨！雙聚焦質(zhì)量分析器是目前高分辨質(zhì)譜中最常用的質(zhì)量分析器?。。?三、四級桿質(zhì)量分析器

(quadrupolemassanalyzer)質(zhì)量分析器離子源四極桿作為質(zhì)量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC四級桿質(zhì)量分析器基本原理10±（U-Vcosωt）±（U+Vcosωt）優(yōu)點(diǎn)四級桿質(zhì)量分析器是一種無磁分析器，體積小，重量輕，操作方便，掃描速度快，分辨率較高，適用于色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀器。棒狀電極上加一個直流電壓(DC)和一個射頻電壓(RF),兩對電極之間的電位相反。對于給定的直流和射頻電壓,

只有特定質(zhì)荷比的離子能夠通過并到達(dá)檢測器,其他質(zhì)荷比的離子則與電極碰撞湮滅。改變DC/RF,可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜掃描功能。四極桿質(zhì)譜計是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的小型質(zhì)譜計之一。在氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)和液相色譜-質(zhì)譜(LC/MS)聯(lián)用儀中,四極桿是最常用的質(zhì)量分析器之一。在研究級應(yīng)用中,常涉及質(zhì)譜儀器多級串聯(lián)系統(tǒng)MSn,而四極桿質(zhì)譜計則是MSn

實(shí)驗(yàn)中最常用的質(zhì)譜計類型之一；例如：三級四極桿串聯(lián)質(zhì)譜。應(yīng)用

四、離子阱(IonTrap)由兩個端蓋電極和位于它們之間的類似四極桿的環(huán)電極構(gòu)成。端蓋電極施加直流電壓或接地,環(huán)電極施加射頻電壓(RF),通過施加適當(dāng)電壓就可以形成一個勢能阱(離子阱)。根據(jù)RF電壓的大小,離子阱就可捕獲某一質(zhì)量范圍的離子。離子阱可以儲存離子,待離子累積到一定數(shù)量后,升高環(huán)電極上的RF電壓,離子按質(zhì)量從高到低的次序依次離開離子阱,被電子倍增監(jiān)測器檢測。被稱作“四級桿的三維形式”當(dāng)一組由電離源(化學(xué)電離源或電子轟擊源)產(chǎn)生的離子由上端小孔進(jìn)入阱中后,離子儲存于RF和DC形成的電場中；射頻電壓開始掃描,陷入阱中離子的軌道則會依次發(fā)生變化而從底端離開環(huán)電極腔,從而被檢測器檢測。優(yōu)點(diǎn)及用途

1、單一的離子阱可實(shí)現(xiàn)多級串聯(lián)質(zhì)譜MSn；2、結(jié)構(gòu)簡單,性價比高；3、靈敏度高,較四極質(zhì)量分析器高10～1000倍;4、質(zhì)量范圍大(商品儀器已達(dá)6000)。這些優(yōu)點(diǎn)使得離子阱質(zhì)譜計在物理學(xué)、分析化學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。五、傅立葉變換離子回旋共振

(FT-ICR)當(dāng)運(yùn)動半徑增大到一定程度之后停止激發(fā),所有離子都同時從共振狀態(tài)回落,并且在檢測板上形成一個自由感應(yīng)衰減信號,即像電流(imagecurrent)，被電學(xué)儀器放大和記錄。得到的像電流是包括了所有離子自由感應(yīng)衰減信息的時域信號，在經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換以后就可以獲得一個完整的頻率域譜。而離子的質(zhì)荷比與其共振頻率具有一一對應(yīng)關(guān)系,因此我們可以方便地得到通常的以質(zhì)荷比為橫坐標(biāo)的質(zhì)譜圖。FT-ICRMS將離子源產(chǎn)生的離子束引入ICR中,隨后施加一個涵蓋了所有離子回旋頻率的寬頻域射頻信號。在此信號的激發(fā)下,所有離子同時發(fā)生共振并沿著一個半徑逐漸增大的螺旋型軌跡運(yùn)動。原理特點(diǎn)：

傅立葉變換質(zhì)譜計的分辨率極高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它質(zhì)譜計。在m=1000u時，商品儀器的分辨率可超過；可完成多級（時間上）串聯(lián)質(zhì)譜的操作，由于它可提供高分辨的數(shù)據(jù)，因而信息量更豐富；一般采用外電離源，可采用各種電離方式，便于與色譜儀聯(lián)機(jī)；靈敏度高、質(zhì)量范圍寬、速度快、性能可靠等。六、飛行時間質(zhì)量分析器(TOF)核心部分—離子漂移管原理：用一個脈沖將離子源中的離子瞬間引出，經(jīng)加速電壓加速，它們具有相同的動能而進(jìn)入漂移管，質(zhì)荷比最小的離子具有最快的速度因而首先到達(dá)檢測器，質(zhì)荷比最大的離子則最后到達(dá)檢測器。優(yōu)點(diǎn)：從原理可知，飛行時間質(zhì)譜計檢測離子的質(zhì)荷比是沒有上限的，這就特別適合于生物大分子的測定。如：用TOF測定單克隆的人免疫球蛋白，分子量已高達(dá)9820002000u。飛行時間質(zhì)譜計要求離子盡可能“同時”開始飛行，適合于與脈沖產(chǎn)生離子的電離過程相搭配，分析適用于脈沖離子化方式（如MALDI）的大分子量的多肽、蛋白質(zhì)。掃描速度快，適于研究極快的過程。結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。串聯(lián)質(zhì)譜儀QOOQOQ1HyperquadQ3HyperquadQ2CollisionCellTSQQuantumComponentsDetectionSystemIonMAXSourceInterfaceHeatedCapillaryMassAnalyzer樣品