waters tof 飞行时间质谱技术及应用
tof飞行质谱
TOF飞行质谱仪：解析未知的分子世界您是否曾经好奇过，我们的周围是由什么构成的？那些我们可见、可触摸的物体，它们是由无数的微小粒子组成的，这些粒子是如何形成的？又是如何与我们的生活息息相关？今天，让我们一起走进这个神奇的分子世界，探索其中隐藏的秘密。
在科学研究的众多工具中，TOF飞行质谱仪（Time of Flight Mass Spectrometry，简称TOF-MS）是我们解析未知分子世界的重要武器。
这种质谱仪的质量分析器是一个离子漂移管，当离子源产生的离子被加速后进入无场漂移管，它们将以恒定速度飞向离子接收器。
离子的质量决定了它们到达接收器所需要的时间。
离子质量越大，到达接收器所用时间越长；离子质量越小，到达接收器所用时间越短。
这就意味着，我们可以通过测量离子飞行的速度和时间，来推算出离子的质量，从而识别出它们是什么分子或原子。
TOF飞行质谱仪的这一原理，使得我们可以把不同质量的离子按照m/z值（即离子质量与电荷之比）大小进行分离。
这就好像给每个离子都标记上了一个标签，让我们可以轻松地追踪和识别它们。
有了TOF飞行质谱仪的帮助，我们可以解析出那些隐藏在复杂混合物中的分子。
无论是生物样本、环境气体还是工业生产中的排放物，我们都可以通过TOF飞行质谱仪，解析出它们的分子结构，了解它们的性质和行为。
在环境科学领域，TOF飞行质谱仪可以帮助我们了解空气污染物的来源和影响。
通过对大气中的分子进行分析，我们可以了解哪些污染物是由汽车、工厂或是自然因素产生的，从而制定出更加有效的环保政策。
在生物医学领域，TOF飞行质谱仪则可以帮助我们解析生物样本中的分子。
无论是研究疾病的发生机制，还是寻找新的药物靶点，它都是我们不可或缺的工具。
总的来说，TOF飞行质谱仪是现代科学研究的重要工具。
它让我们可以深入到分子层面，理解世界的运作机制。
从环境科学到生物医学，从材料科学到食品科学，TOF飞行质谱仪的应用领域广泛且深入。
飞行时间质谱仪原理
飞行时间质谱仪原理飞行时间质谱仪（Time-of-Flight Mass Spectrometer，TOFMS）是一种常用的质谱仪，它通过测量离子在电场中飞行的时间来确定其质量。
TOFMS具有高分辨率、高灵敏度和宽质量范围等优点，因此在化学、生物、环境等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍飞行时间质谱仪的原理。
首先，TOFMS的工作原理是基于离子在电场中的飞行时间与其质量成反比的关系。
当样品被离子化后，离子会在加速器的作用下获得一定的动能，然后进入飞行管道，在飞行过程中，不同质量的离子因具有不同的速度而到达检测器的时间也不同。
通过测量飞行时间，可以得到离子的质量信息。
其次，TOFMS的分辨率与飞行时间的精确度有关。
为了提高分辨率，飞行时间必须被准确测量。
因此，TOFMS通常会使用高速电子学和精密的时间测量装置来确保飞行时间的准确性。
这些技术的应用使得TOFMS在质谱分析中具有较高的分辨率和准确性。
此外，TOFMS在质谱分析中还有一些特殊的应用。
例如，飞行时间质谱仪可以用于蛋白质质谱分析。
蛋白质在质谱仪中被离子化后，会产生大量的离子片段，这些离子片段会在飞行管道中飞行并被检测。
通过测量离子片段的飞行时间，可以得到蛋白质的质谱图谱，从而确定蛋白质的氨基酸序列和结构信息。
最后，TOFMS在生物医学领域也有着重要的应用。
例如，飞行时间质谱仪可以用于药物代谢产物的分析。
通过测量药物代谢产物的飞行时间，可以确定其分子量和结构，从而帮助科学家了解药物在体内的代谢途径和代谢产物的性质。
总之，飞行时间质谱仪是一种重要的质谱分析仪器，它通过测量离子在电场中的飞行时间来确定其质量，具有高分辨率、高灵敏度和宽质量范围等优点。
TOFMS在化学、生物、环境等领域得到了广泛的应用，并在蛋白质质谱分析、药物代谢产物分析等方面发挥着重要作用。
希望本文能够帮助读者更好地了解飞行时间质谱仪的原理和应用。
沃特世推出Xevo QTof质谱仪,再次重新定义质谱
生命科学仪器2009第8卷/2月刊沃特世推出X evo Q Tof质谱仪，再次重新定义质谱即时发布中国北京，2009年2月9日-沃特世公司（纽约证券交易所代号：WAT）今日推出沃特世Xevo TM四极杆飞行时间（QT of）质谱仪（M S），一种精确质量的质谱/质谱台式仪器，它是有史以来最灵敏的台式QTo f系统。
Xevo质谱仪遵从Engineered Sim plicity TM（工程精简）的设计理念，集卓越的仪器性能和简便的操作于一身，旨在变革实验室分析工作流程的每一步，帮助科学家们更快捷、更精确地把数据转换成关键的商业信息。
沃特世公司质谱仪运营副总裁布莱恩?史密斯表示：“企业和独立的实验室要求质谱仪能够对复杂的问题做出清晰的解答，并能方便各行各业的科学家们进行操作。
同时Xevo QTof将仪器的各种优势性能进行了空前地整合。
过去，传统观念认为精确质量的质谱/质谱仪要想获得有意义的结果，其操作一定会很复杂，而Xevo QT of简洁的设计推翻了这一观点。
”Xevo QTof质谱仪与沃特世ACQUITY超高效液相色谱系统（UPLC）的联用，为科学家提供了具有独特UPL C/M SE功能的唯一商品化的质谱系统——一种新颖并注册专利的新型数据采集方法，使您能以前所未有的速度“在最短时间内获取所有数据”，以期从最少的样品中获取最多的信息。
沃特世凭借Xevo QT of质谱仪所带来的QT of技术，成功应对了实验室日益增长的管理需求。
“在我们的客户看来，实验室中所感受到的来自世界经济、资源和全球化的挑战，不亚于一个组织内的其他任何关键部门所经受到的挑战，”史密斯称，“这些挑战加重了实验室的负担，要求其用比以往任何时候都少的资源以更快的速度回答复杂的问题。
因此，我们的客户要想成功，当今的实验室技术就应该以提高实验室生产力和决策能力为标准。
”目前，沃特世X evo QTo f质谱仪正在销往世界各地。
沃特世QTof技术将分析工作流程简单化1996年，沃特世QTof技术的发明标志着沃特世公司在实验室样品的分析以及科学家从单台质谱仪/质谱仪分析中获得的信息量方面上向前跨越了一大步。
液相色谱飞行时间质谱的原理
液相色谱飞行时间质谱的原理
液相色谱飞行时间质谱（UHPLC-TOFMS）是一种联用技术，它结合了液相色谱的高效分离能力和飞行时间质谱的高灵敏度检测能力，可广泛应用于化合物鉴定、未知物筛查和代谢物分析等研究领域。
UHPLC是一种高效液相色谱技术，它采用了高压系统和细小粒径的填充物，使得样品在极短的时间内得到分离。
这种高效的分离能力使得待测物质迅速通过色谱柱，并且可以更好地分辨和定量目标分子。
TOFMS是一种质谱技术，它利用飞行时间原理测定样品分子离子在电场作用下飞行所需的时间。
由于具有高灵敏度和高分辨率，TOFMS可以精确地确定待测物质的分子质量。
在UHPLC-TOFMS联用系统中，液相色谱作为分离系统，将复杂的样品溶液中的各个组分分离出来，然后通过接口将分离后的组分引入飞行时间质谱进行检测。
在飞行时间质谱中，被离子化的样品分子在电场作用下进行加速飞行，通过测量各种离子到达飞行管的时间，可以计算出离子的质荷比（m/z），从而实现对样品中各组分的定性和定量分析。
液相色谱飞行时间质谱联用技术具有可检测分子量范围大、扫描速度快、仪器结构简单等优点。
它可以广泛应用于化合物鉴定、未知物筛查和代谢物分析等研究领域，如药物代谢、环境污染物分析、蛋白质组学研究等。
此外，这种技术还可以用于临床诊断、食品安全等领域。
飞行时间二次离子质谱tof数据处理
飞行时间二次离子质谱tof数据处理
飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）是一种表面分析技术，
可以用于确定材料表面的化学成分和形貌。
在TOF-SIMS中，样品表面被离子轰击，产生次级离子，这些次级离子的质荷比将在时间上被测量。
数据处理是将这些时间-质荷比的数据转
换为化学成分和形貌信息的过程。
下面是TOF-SIMS数据处理的一般步骤：
1. 数据采集：使用TOF-SIMS仪器采集样品的离子飞行时间
和质荷比数据。
通常情况下，需要多次扫描样品以获得统计上可靠的结果。
2. 数据校正：对于TOF-SIMS数据，需要进行一些校正操作
来修正离子的飞行时间，例如空间扭曲校正和离子束斑校正。
3. 数据解析：从TOF-SIMS数据中提取化学成分和形貌信息
是数据处理的主要目标。
这通常需要应用一些方法来分离和识别离子峰。
常见的方法包括质荷比图（mass spectrum）和空间图（ion image）。
4. 数据定量：对于定量分析，需要对TOF-SIMS数据进行进
一步处理。
一种常用的方法是使用内部和外部标准品来建立标准曲线，从而确定样品中的化学组分的相对含量。
5. 数据可视化：最后，通过将处理后的数据进行可视化，可以更直观地呈现样品的化学成分和形貌信息。
这可以通过生成二
维或三维图像来实现。
需要注意的是，TOF-SIMS数据处理是一个复杂而专业的过程，需要一些专业软件和专业知识。
如果您需要处理TOF-SIMS
数据，建议咨询相关专业人士或参考相关文献来获取更详细的信息和指导。
飞行时间二次离子质谱法
飞行时间二次离子质谱法飞行时间二次离子质谱法（ToF-SIMS）是一种高分辨表面分析技术，能够提供关于表面成分和化学状态的详细信息。
本文将介绍ToF-SIMS的原理、仪器配置、样品准备和应用领域。
ToF-SIMS的原理是利用离子轰击表面样品，将样品表面的原子和分子从样品中剥离出来，并通过电场加速离子，使离子在磁场中具有不同的质荷比，从而根据离子质荷比和飞行时间来确定分子质量和能量分布。
ToF-SIMS具有高灵敏度、高分辨率和大动态范围等优点。
ToF-SIMS仪器的主要组成部分包括离子源、离子飞行时间通道、离子检测器和数据处理系统。
离子源通常使用金属离子源或分子离子源，通过电子轰击、离子轰击或激光脱附等方式产生离子束。
离子飞行时间通道由加速器、飞行管道和制动器组成，用于控制离子飞行时间并测量飞行时间。
离子检测器通常使用微通道板（MCP）或多道光电倍增器（PMT）进行离子检测。
数据处理系统用于处理和分析离子质谱数据，并生成成像结果。
样品准备是ToF-SIMS分析中的关键步骤。
在准备样品之前，需要对样品进行真空处理，以去除大气中的杂质。
样品通常以固体、液体或气态形式存在。
固体样品通常需要进行切割、抛光和清洗等处理，以获得光滑的表面。
液体样品需要倒在样品台上，然后挥发溶剂以得到固态样品。
气态样品需要通过取样器进行直接气相分析。
ToF-SIMS在许多领域有广泛的应用。
在材料科学领域，ToF-SIMS 被用于表面和界面的分析，例如聚合物薄膜的组分分析和镀层厚度测量。
在生物医学领域，ToF-SIMS可用于研究生物膜的成分和生物分子的分布，例如细胞膜脂质组分分析和药物传递过程的研究。
在环境科学领域，ToF-SIMS可用于分析土壤、空气和水样品中的污染物，例如重金属元素和有机化合物。
总之，ToF-SIMS是一种强大的表面分析技术，可以提供关于表面成分和化学状态的详细信息。
它在材料科学、生物医学和环境科学等领域有广泛的应用前景。
飞行时间质谱仪
工作原理简介
飞行时间质谱仪的原理是测量离子从离子源到达检测器的时间。这个过程包括在离子源中产生离子束，然后 加速并测量它们从离子源至检测器的时间。其间有一漂移管，通常长约2m，如下面公式所示。所有离子在加速区 接受相同的动能，但是它们的质量不同，因而速度有差异，通过漂移管到达检测器的时间(TOF)也就不同。因此 有：
特点
飞行时间质谱仪可检测的分子量范围大，扫描速度快，仪器结构简单。这种飞行时间质谱仪的主要缺点是分 辨率低，因为离子在离开在离子源时初始能量不同，使得具有相同质荷比的离子达到检测器的时间有一定分布， 造成分辨能力下降。改进的方法之一是在线性检测器前面的加上一组静电场反射镜，将自由飞行中的离子反推回 去，初始能量大的离子由于初始速度快，进入静电场反射镜的距离长，返回时的路程也就长，初始能量小的离子 返回时的路程短，这样就会在返回路程的一定位置聚焦，从而改善了仪器的分辨能力。这种带有静电场反射镜的 飞行时间质谱仪被称为反射式飞行时间质谱仪（Reflectron time-of-flight mass spectrometer）。
飞行时间质谱仪
质谱仪
01 简介及发展概况
目录
02 特点
03 工作原理简介
04 应用
05 在环境监测中应用
飞行时间质谱仪 Time of Flight Mass Spectrometer (TOF)是一种很常用的质谱仪。这种质谱仪的质量 分析器是一个离子漂移管。由离子源产生的离子加速后进入无场漂移管，并以恒定速度飞向离子接收器。离子质 量越大，到达接收器所用时间越长，离子质量越小，到达接收器所用时间越短，根据这一原理，可以把不同质量 的离子按m/z值大小进行分离。
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简介及发展概况
飞行时间质谱仪是通过离子在一定距离真空无场区内按不同质荷比以不同时间到达检测器，从而建立质谱图 的质谱仪。经典线性飞行时间质谱仪包括离子源、飞行管、检测器及记录系统和真空系统。与常规使用的质谱仪 相比，它具有结构简单、离子流通率高和质量范围不受限制等优点。只是在20世纪40年代，受年代Wiley和Malarin设计了空间聚焦和延时聚焦(timelag focus)离子源， 分辨率提高至几百。70年代Mamyfin和Karataev设计了离子反射镜，进一步解决了离子能量分散问题，使飞行时 间质谱仪进入高分辨仪器的行列。由于90年代电子技术的发展和延时聚焦技术的进一步运用，商售激光飞行时间 质谱仪已达万以上的分辨率，应用范围也越益广泛。80年代末Kams和Hillenkamp发现了基体辅助激光解吸电离质 谱法，实现了分析生物大分子的重大突破，使之成为生命科学研究的重要工具。到21世纪各类功能飞行时间质谱 仪已相继问世，如电喷雾离子源、辉光放电离子源、气质联用、液质联用和毛细管电泳联用等，从而具备了常规 四极或磁式质谱仪的主要功能。飞行时间质谱仪已被看作是一种很有前途的高性能质谱仪器。
飞行时间质谱仪原理
飞行时间质谱仪原理飞行时间质谱仪（Time-of-Flight Mass Spectrometer，TOF-MS）是一种高分辨率、高灵敏度的质谱仪，广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析研究中。
其原理是利用离子在电场中飞行的时间与质量之间的关系，实现对样品中化合物的分析和检测。
TOF-MS的原理基于禄仪的运动学理论，当离子在电场中加速后，其速度与质量成反比，即速度越快，质量越小。
因此，不同质量的离子在相同的电场中具有不同的飞行时间。
TOF-MS利用这一原理，通过测量离子飞行时间来确定其质量，从而实现对样品中化合物的分析。
TOF-MS的工作过程可以简单描述为，首先，样品经过离子化处理，生成离子；然后，这些离子被加速到一定能量后进入飞行管道；在飞行管道中，离子根据其质量大小不同，以不同的速度飞行；最后，离子到达检测器时，根据其飞行时间确定其质量，并生成质谱图谱。
TOF-MS具有许多优点，首先是高分辨率。
由于离子飞行时间与质量成反比，因此TOF-MS能够实现高分辨率的质谱分析，能够区分出质量非常接近的化合物。
其次是高灵敏度。
TOF-MS能够在短时间内完成大量离子的检测，因此具有很高的灵敏度，能够检测到样品中微量的化合物。
此外，TOF-MS还具有宽质量范围、快速分析速度等优点。
TOF-MS在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用。
在生物领域，TOF-MS可用于蛋白质、肽段、代谢产物等的分析；在环境领域，TOF-MS可用于检测水体、大气中的污染物等。
由于其高分辨率、高灵敏度等优点，TOF-MS在科学研究、新药研发、环境监测等方面发挥着重要作用。
总之，飞行时间质谱仪是一种基于离子在电场中飞行时间与质量之间的关系，实现对样品中化合物的分析和检测的高分辨率、高灵敏度的质谱仪。
其原理简单，应用广泛，对于化学、生物、环境等领域的研究具有重要意义。
希望本文能够对TOF-MS的原理有所了解，并对其在科研领域的应用有所启发。
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19
V 模式分辨率
V_RESCHECK001 272 (6.086) 100
956.69 956.36
TOF MS ES+ 5.84e3
Res > 11000
956.87
%
956.20
957.03
957.20
957.36 956.02 957.53 957.69
0 955
956
957
m/z 958
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26
同位素模型
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27
实例：标称质量数作组成推断
Nominal mass measurement doesn’t provide data specificity At m/z609, with 0.1Da error around mass, 2214 possible combinations Using wide range of elements:
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质量准度
真实质量
测量质量 偏差
= 400.0000
= 400.0020 = 0.0020
质量误差 ppm =
0.002
400
x 106
= 5 ppm
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9
高、低分辨率的差异
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— C500H1000N20O20S10Cl10Br10
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正负离子化模式切换
正负离子化模式切换在 300毫秒之内 对未知物分析鉴别非常 适用
同样也能用LockSpray
得到准确质量数
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Q-Tof Premier 结构简图
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%
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
Sample TIC
%
50.00 1: TOF MS ESBPI 2.57e5
0 0.00 5.00 10.00 POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
O
N
S
H O
N S N N H N
O S
N
N H
硫代物
[M+H]+ 344.1433
质量差 = 36 mDa 醛基化物
[M+H]+ 344.1069
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MSn 怎么办 ?
O O N N S N H
H+ N N H
m/z 226.0902 ( 4.1 ppm)
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不同分辨性能对液质分析的影响
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13
Z Spray Source
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14
LockSprayTM 简单实现精确质量测定
LockSpray专利技术使精 确质量测定能简单实现 使得不必过分依赖于实验室 环境和条件的稳定，每次采 集都同时用一个已知的、确 定的质量数进行校正 LockSpray是Waters飞 行时间质谱产品所独有的， 而且是标准配置
957.01 956.17
%
957.17
957.34 956.01
957.51 957.67
0 955
956
957
m/z 958
Bovine insulin, Resolution >22,000
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应用实例 ：贝雷拉唑代谢物分析
O O O
O O
N N H
10
准确质量带来的差异
(assuming elements C50H100N5O5S2)
gradtest003 101 (4.718) 100
311.1
1: TOF MS ES+ 1.88e4
标称质量（Nominal mass）谱图 (如用四极杆或离子阱得到的数据) ~50ppm tolerance @ m/z 311.0814
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15
液相的样品通路不会影响参比路的离子化
PC 2MG/ML
POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48 100
Reference
2: TOF MS ESTIC 1.00e5
0 0.00 5.00 10.00 POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48 100
40.00
45.00
6.0e-1
Sample UV
50.00 3: Diode Array 330 Range: 7.291e-1
AU
4.0e-1
2.0e-1
0.0 0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
Time 50.00
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Reserpine, 10pg, W Optics
TOF MS ES+ 609.3 0.20Da 5.57e3
AS012 100
S/N:PtP=288.19
TOF MS ES+ 609.3 0.20Da 4.78e3
%
0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Time
%
0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
©2007 Waters Corporation
5
简单的例子
? 分子量 =
28
©2007 Waters Corporation
6
简单的例子
CO = 27.9949
N2
C2H4
=
=
28.0061
28.0313
这些分子的整质量数相同，但是准确质量不同 单靠整质量数不能判定组成 需要尽量准确的质量数才能尽量准确的判断
Waters飞行时间质谱技术及应用
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Waters Q-Tof 质谱的历史
1996, 世界上第一台Q-Tof质谱 1998, Q-Tof 2 2000, Q-Tof micro and Q-Tof Ultima 2004, Q-Tof Premier 2007, HDMS（High Definition Mass Spectrometer）
— C500H1000N20O20S10Cl10Br10
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28
实例：不开启i-FIT过滤功能 (5ppm)
At m/z609, with 5ppm error around mass, 134 possible combinations Using wide range of elements:
Time
相同量的reserpine
W模式与v模式，灵敏度相同
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准确质量数是否足够？
Summary Conclusion • High mass accuracy (<1 ppm) alone is not enough to exclude false positives • The use of isotopic abundance patterns as another filter can further remove >95 % of false candidates Final Quote…. “Assuming that ion species are fully resolved (either by chromatography or by high resolution mass spectrometry), we conclude that a mass spectrometer capable of 3 ppm mass accuracy and 2% error for isotopic abundance patterns outperforms mass spectrometers with less than 1 ppm mass accuracy or even hypothetical mass spectrometers with 0.1 ppm mass accuracy that do not include isotope information in the calculation of molecular formulae”
1: TOF MS ES+ 1.88e4
准确质量（Exact Mass）谱图 （如飞行时间得到的数据） 3ppm tolerance @ m/z 311.0814 3 Possible Results
%
312.0850
0 290
m/z 295 300 305 310 315 320 325 330
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