三重四级杆质谱仪原理详解
三重四极杆质谱原理
三重四极杆质谱原理
三重四极杆质谱原理是质谱仪中常用的一种工作模式，通过三个四极电场作用下的粒子筛选，实现对样品中不同离子的质荷比的分离和检测。
质谱仪中的三重四极杆由三根平行排列的四极电极组成，其中两个电极被称为焦点极，另一个电极被称为偏转极。
其中一个焦点极上施加一定的射频电压，在偏转极上施加直流电压，通过调节这些电压可以改变质谱仪的分辨率和灵敏度。
在质谱仪工作时，离子束经过入口孔进入四极杆，先经过第一个焦点极的筛选，只有符合特定质荷比范围的离子才能通过。
然后，通过调节射频电压和直流电压，使通过的离子束重新聚焦。
接着，离子束通过偏转极的筛选，根据离子在偏转极上的轨迹来区分不同质荷比的离子，并最终到达检测器进行电流检测。
通过调节焦点极、偏转极的电压和频率，可以控制通过离子束的特定质荷比离子的种类和数量，实现对样品中离子的分析和检测。
三重四极杆质谱原理可广泛应用于各种离子分离和质谱分析的领域。
三重四极杆串联质谱
三重四极杆串联质谱一、三重四极杆串联质谱的原理三重四极杆串联质谱是一种基于离子激发和离子分析的技术。
它由三个四极杆组成，每个四极杆都具有一个电场和一个磁场，可以对离子进行加速、分离和聚焦。
首先，样品通过离子源产生离子，然后进入第一个四极杆，通过调节电场和磁场来筛选离子。
接着，离子经过激发，激发成不稳定的离子态，然后再进入第二个四极杆进行进一步的分离和筛选。
最后，离子进入质谱仪进行质谱分析，得到样品的质谱图谱。
二、三重四极杆串联质谱的应用三重四极杆串联质谱在化学、生物和医药领域有着广泛的应用。
在化学领域，它可以用于分析复杂的有机化合物、无机化合物和高分子化合物，如蛋白质、DNA和RNA。
在生物领域，它可以用于分析生物样品的代谢产物、蛋白质组学、脂质组学和糖类组学。
在医药领域，它可以用于药物分析、代谢物分析和药物代谢动力学研究。
此外，三重四极杆串联质谱还可以结合其他分析技术，如色谱和电泳，进行多维分析，提高分析的灵敏度和分辨率。
三、三重四极杆串联质谱的发展趋势随着科学技术的不断发展，三重四极杆串联质谱也在不断改进和创新。
一方面，质谱仪器的灵敏度和分辨率不断提高，可以检测到更多的化合物和离子。
另一方面，质谱数据处理和分析的软件也不断升级，可以更方便地进行质谱数据的解释和应用。
此外，随着生物技术和医学技术的快速发展，三重四极杆串联质谱将会更多地应用于生物医学研究和临床诊断。
总之，三重四极杆串联质谱是一种重要的分析技术，它具有高灵敏度、高分辨率和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断进步，三重四极杆串联质谱将会在化学、生物和医药领域发挥越来越重要的作用。
希望本文对读者对三重四极杆串联质谱有更深入的了解，并对相关研究和应用提供帮助。
三重四级杆气相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆气相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆气相色谱质谱联用仪是一种分析仪器，结合了气相色谱（GC）和质谱（MS）技术，用于分析复杂样品中的组分。
三重四级杆气相色谱质谱联用仪的工作原理如下：
1. 气相色谱（GC）分离：样品经过预处理后，通过进样口注
入气相色谱柱中。
然后，样品在高温条件下挥发，并通过气流带动进样口中的挥发物进入气相色谱柱。
在气相色谱柱中，样品中的成分会因为不同的亲和性而在柱上发生分离。
2. 离子化与分析：GC柱分离出的组分进入质谱部分。
首先，
离子源将分离出的化合物离子化，通常使用电子轰击（EI）或化学电离（CI）方法。
离子化后的化合物会形成离子云。
3. 气体四级杆质量分析器：离子云被引入到四级杆质量分析器中，在四级杆中通过运动激发进行质量分析。
通过调节四级杆中的偏压和交变电场的频率，只有质量-电荷比（m/z）在指定
范围内的离子可以穿过四级杆，其他离子则被排除。
4. 超过磁扇质谱仪：离子从四级杆进一步进入超过磁扇质谱仪。
在这里，离子会被分离成不同的mm/z比。
质谱仪会测量这些
离子的强度，从而得到样品中的各种成分及其相对丰度。
5. 数据分析和识别：质谱仪测量得到的数据可以通过计算机进行分析和识别。
根据谱图中离子的相对强度和m/z比，可以确定各个组分的存在和相对丰度。
通过气相色谱质谱联用仪的工作原理，可以实现对复杂样品中微量成分的快速准确分析和鉴定。
三重四级杆质谱仪原理详解
质荷比
与小分子不同,一个更大分子的同位素质量簇中丰度最大的离子可能 不是最低同位素质量。注意这个变化是同位素分布，它将影响你分析 的结果。
4
质量分析器的性能特点
分辨率= M/ΔM 分辨率为200时,准确率是～2000ppm 分辨率为2500时，准确率是～100ppm
5
准确率（PPM级误差的例子）
6
一个单四极杆质谱仪
7
四极杆质量过滤器
合成电压在两个对杆上数量是相同的,极性 是相反的。
8
四极杆质量过滤器如何工作的？
9
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
10
选择性离子监测与全扫描对比
11
三重四极杆与其他液相/质谱联用技术的比较
– 在质谱应用领域里三重四极杆是最灵敏和定量重现性最 好的仪器。
式具有最好的灵敏性和准确性。 三重四极杆不是最好的获取质谱图的仪器,平行测量的质谱系统 会更好些:
• 三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）灵敏（定性） • 三重四极杆质谱不如飞行时间质谱仪（TOF）所获取的质谱图那
么 有说服力（定性）
49
质量分析器的性能特点
• 质量范围 – 不同类型质量分析器质荷比的范围。四极杆分析器典型 的扫描范围高达3000 m/z。
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内容
• 质量分析 – 基础知识 – 质量分析器的性能特点 • 分辨率 • 准确率 • 质量范围
• 多级质量分析 – 什么是多级质谱？ – 多级质谱如何工作？ – 碰撞诱导解离(CID) – 采集方式 • SRM • MRM
• QQQ的优点（选择性、灵敏度和速度
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质量分析: 基本基础知识
• 在质量分析器里所产生的离子是根据他们的质荷 比(m/z).进行分离的
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理三重四极杆液相色谱质谱联用仪是一种高性能分析仪器，它将液相色谱和质谱分析技术结合起来，能够更加敏感、准确地检测和分析物质的组成、结构和性质。
其原理主要包括三个方面：离子化、分离和检测。
在离子化过程中，样品分子首先通过电离源获得电离能量，从而产生带电离子。
常见的电离方式有电子轰击（EI）和电喷雾（ESI）等。
其中，EI适用于不易挥发的样品，能够产生非常多的碎片离子，而ESI适用于挥发性较好的样品，能够产生分子离子和阳离子等。
在离子化后，产生的离子将进入三重四极杆中进行分离。
三重四极杆是一种电场作用下的质谱分离仪器，由三个正交的四极杆组成。
其主要原理是利用不同的离子的质荷比（m/z）在杆场中具有不同的运动轨迹和稳定区域，从而将离子按照m/z值大小进行分离。
通过调节杆场电势、离子能量和气压等参数，可以实现高效、快速和准确的离子分离和检测。
最后，在分离后的离子到达检测器时，将产生电离信号和检测信号。
电离信号主要是指离子到达检测器时发生的电离造成的电流或电荷信号，而检测信号则可以是质量光谱图或离子强度信号等。
这些信号可以通过数据采集与处理系统进行展示和处理，进而得到样品的组成、结构和性质信息。
除了以上的主要原理外，三重四极杆液相色谱质谱联用仪还包括许多其他技术和方法，如小柱液相色谱（nanoLC）、多级质谱（MSn）、离子陷阱（IT）等。
这些技术和方法可以进一步提高分析的分辨率、灵敏度和特异性等，有助于更深入地了解样品的性质和特征。
总之，三重四极杆液相色谱质谱联用仪是一种能够有效分离和检测复杂化合物的高性能分析仪器。
其结合了液相色谱和质谱分析技术，能够提供高效、快速和准确的分析结果，对于许多生命科学和化学领域的研究有着重要的应用价值。
三重四级杆质谱仪原理整合完整版
三重四极杆: SRM 或MRM
多反响监测〔MRM〕
QQQ 应用
• 承受QQQ,分析者可以承受最少的样品制 备步骤。
• 常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时高通量分析。。
• 一些例子： •食品中的农药和除草剂 • 人类体液中的违禁药物 • 地表水的药物 • 生物基体中的药物
时间串联的多级质谱：缺点
• 缺乏三重四极杆〔QQQ〕类型的母离子扫描和和中性丧失 扫描的高灵敏度。
• 由于空间电荷效应的影响，离子阱的 动态范围有限。由 于假设过多的离子积存在阱里，它们的电荷相斥会对仪器 的区分率和定量分析造成有害的影响。
空间串联的多级质谱：通过QQQ质量分析器完成
• 空间串联的多级质谱分析通过连续的质量分析器 实现，例如QQQ。
QQQ多级质谱：子离子扫描
• Q1选择了某一特定质量的母离子，Q2碰撞池产生碎片离 子，然后在Q3中分析。此过程产生典型的质谱质谱碎片 谱图。
第一个四极杆在选择性离子监测模式，其次个在全扫描监测模式
QQQ多级质谱：母离子扫描
• 在母离子扫描中，Q1测定母离子，Q3测定某个特定的 碎片离子，因此可在特别简单的混合物中监测某种特 定的分子。
三重四级杆质谱仪原理
内容
• 质量分析
• – 根底学问
• – 质量分析器的性能特点
•
• 区分率
•
• 准确率
•
• 质量范围
• 多级质量分析
• – 什么是多级质谱？
• – 多级质谱如何工作？
• – 碰撞诱导解离(CID)
• – 采集方式
பைடு நூலகம்
•
• SRM
•
• MRM
• QQQ的优点〔选择性、灵敏度和速度
三重四级杆液相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆液相色谱质谱联用仪原理三重四级杆液相色谱质谱联用仪（Triple Quadrupole Liquid Chromatography-Mass Spectrometry）是一种分析仪器，它通过液相色谱和质谱两种技术的结合，可以实现对复杂样品中目标化合物的分离、检测和定量分析。
三重四级杆液相色谱质谱联用仪的原理如下：1. 液相色谱（Liquid Chromatography, LC）部分：样品经过样品进样器进入色谱柱，进行分离。
色谱柱可以根据目标化合物的性质选择不同的相（如正相、反相、离子交换柱等），并通过溶剂梯度洗脱以实现化合物的分离。
分离后的化合物进入质谱部分进行进一步的分析。
2. 质谱（Mass Spectrometry, MS）部分：分离后的化合物进入质谱部分，首先经过电离源获得离子。
常用的电离方式包括电喷雾（Electrospray Ionization, ESI）和大气压化学电离（Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI）。
离子经过质量分析器进行质量选择，只有质量符合设定的目标离子才能通过。
其中，三重四级杆质谱仪中的四级杆（Quadrupole）用于对质子探测器（Proton Detector）前进的离子进行质量筛选。
通过改变四级杆的电压，可以选择不同的目标离子，实现质量选择。
3. 数据分析：离子通过质量分析器后，到达质子探测器产生信号。
这些信号可以通过数据采集系统进行采集，最终得到对样品中目标化合物的质量信息。
根据信号的大小和比例关系，可以对目标化合物进行定量分析。
通过将液相色谱和质谱技术结合在一起，三重四级杆液相色谱质谱联用仪可以充分利用两者的优势，实现对复杂样品中目标化合物的高效分离和灵敏检测。
同时，它还可以进行定量分析、结构鉴定和代谢物标识等应用。
三重四级杆质谱仪原理详解讲课文档
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
第十六页，共74页。
多级质谱分析
两种型号的质谱
时间串联的质谱
空间串联的质谱
第十七页，共74页。
时间串联多级质谱分析：通过离子阱质量分析器实现
时间串联多级质量分析是通过同一个分析器实现的，分离出
所需的离子，使之断裂，并分析碎片离子。
第十八页，共74页。
❖ 为什么它那么重要？
在70年代初期McLafferty (JACS, 95, 3886, 1973) 论 证了从离子观测得的键断裂和重排，表明了CID是中性分 子的分子结构的典型代表。 ❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
第五十三页，共74页。
多级质谱分析
两种型号的质谱/质谱
时间串联的质谱/质谱
QQQ多级质谱：单个反应监测(SRM)
选择某一质量的母离子，Q2碰撞单元产生碎片离子。Q3 只分析一个碎片离子。此过程产生一个简单的单个离子碎 片谱图。
第二十八页，共74页。
QQQ多级质谱：多反应监测
Q1选择某一质量的母离子，碰撞单元产生碎片离子。 Q3用于 搜寻多个选择反应监测，这就是多重反应监测（MRM）。
质量分析: 基本基础知识
在质量分析器里所产生的离子是根据他们的质荷比(m/z).
进行分离的
第三页，共74页。
质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素质量簇中丰度最大的离子可能 不是最低同位素质量。注意这个变化是同位素分布，它将影响你分析 的结果。
第四页，共74页。
质量分析器的性能特点
分辨率= M/ΔM 分辨率为200时，准确率是～2000ppm 分辨率为2500时，准确率是～100ppm
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质量分析: 基本基础知识
在质量分析器里所产生的离子是根据他们的质荷比 (m/z).进行分离的
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质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素质量簇中丰度最大的离子可 能不是最低同位素质量。注意这个变化是同位素分布，它将影响你分
析的结果。
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一个单四极杆质谱仪
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四极杆质量过滤器
合成电压在两个对杆上数量是相同的，极性 是相反的。
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四极杆质量过滤器如何工作的？
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四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
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选择性离子监测与全扫描对比
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三重四极杆与其他液相/质谱联用技术的比较
– 在质谱应用领域里三重四极杆是最灵敏和定量重现性 最好的仪器。
– 在质谱应用领域里三重四极杆在执行中性丢失扫描 和母子扫描模式具有最好的灵敏性和准确性。 三重四极杆不是最好的获取质谱图的仪器，平行测 量的质谱系统会更好些：
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多级质量分析——质谱/质谱方式的介绍
多级质量分析
通常通过由惰性气体分子，例如氮气，氩气或氦气，碰撞 所选择的分子离子来实现的。这个过程就是所谓的碰撞
诱 导解离（CID)。
对所得的碎片离子进行质量分析。 碎片离子被用于对原来的分子离子的结构判断。 多质谱分析可用于缩氨酸顺序，碳水化合物的结构特性，
– 第一个四极杆(Q1)根据设定的质荷比范围扫描和选择所需的 离 子。
– 第二个四极杆(Q2) ，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。 在所选 择离子的飞行途中，引入碰撞气体，例如氮气等。 – 第三个四极杆(Q3)用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。
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空间串联多级质谱：QQQ
三重四级杆质谱仪原理
内容
质量分析
– 基础知识 – 质量分析器的性能特点
• 分辨率 • 准确率 • 质量范围
多级质量分析
– 什么是多级质谱？ – 多级质谱如何工作？ – 碰撞诱导解离(CID) – 采集方式
• SRM • MRM
QQQ的优点（选择性、灵敏度和速度）
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• QQQ质谱仪对于液相色谱－质谱/质谱应用来说是
权威的分析工具，特别是需要精确定量时。
• 可以通过三重四极杆质谱仪可以进行如下几类试验
：
– 子离子扫描 – 母离子扫描 – 中性丢失扫描 – 单个反应监测 – 多重反应监测
信息。
• 另外一个优点就是它们能够富
集离子，以提供更好gan
时间串联的多级质谱：缺点
• 缺乏三重四极杆（QQQ）类型的母离子扫描和和中性丢
失 扫描的高灵敏度。
• 因为空间电荷效应的影响，离子阱的 动态范围有限。
因为如果过多的离子积累在阱里，它们的电荷相斥会对仪 器的分辨率和定量分析造成有害的影响。
• 三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）灵敏（定性） • 三重四极杆质谱不如飞行时间质谱仪（TOF）所获取的质谱
图那么 有说服力（定性）
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质量分析器的性能特点
• 质量范围
– 不同类型质量分析器质荷比的范围。四极杆分析器典 型的扫描范围高达3000 m/z。
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时间串联的多级质谱：优点
• 离子阱的一个优点就是它们能
够分离出某种离子，把其他的离 子排除出离子阱。
• 被分离的离子能够通过CID的
方式变成碎片然后被测定。
• 质谱/质谱试验能快速进行。
• 离子阱允许对碎片离子和碎片
片段进行多重质谱/质谱(aka MSn)实验，以获得更多的结构
低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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什么是碰撞诱导解离（CID）？
这是一个通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程。
这种能量传递足以使分子键断裂和所选择的离子重排。
❖
为什么它那么重要？
在70年代初期McLafferty (JACS, 95, 3886, 1973) 论证了从离 子观测得的键断裂和重排，表明了CID是中性分子的分子 结构的典 型代表。
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时间串联的多级质谱: 离子阱（质谱n）
离子在离子阱中静电捕获（无线电频率场见下图） 通过改变阱里的电场，从而选择特定的离子留在阱里，
把其他的排除出离子阱。 在与惰性气体原子（氦，氩或者氮）碰撞后，所选择的离
子被激活，所产生的更大动能使它们变成碎片。 所得的碎片离子通过分析后，得到碎片离子谱图。
质量分析器的性能特点
分辨率= M/ΔM 分辨率为200时，准确率是～
2000ppm 分辨率为2500时，准确率是～
100ppm
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准确率（ppm级误差的例子）
一个质量为1000 道尔顿的化合物 1000 ± 2.0 Da (or ± 2000 ppm) 1000 ± 0.5 Da (or ± 500 ppm) 1000 ± 0.1 Da (or ± 100 ppm) 1000 ± 0.01 Da (or ± 10 ppm) 1000 ± 0.002 Da (or ± 2 ppm)
❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
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多级质谱分析
两种型号的质谱 时间串联的质谱
空间串联的质谱
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时间串联多级质谱分析：通过离子阱质量分析器实现
时间串联多级质量分析是通过同一个分析器实现的，分 离出所需的离子，使之断裂，并分析碎片离子。
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空间串联的多级质谱：通过QQQ质量分析器 完成
• 空间串联的多级质谱分析通过连续的质量分析器
实现，例如QQQ。
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空间串联多级质谱：QQQ
• 必须通过连续放置多个分析器来实 现空间串联的多级
质谱分析。
• 对于QQQ，每个分析器有以下单独的作用：