三重四级杆质谱仪原理(全)
thermo三重四级杆质谱
thermo三重四级杆质谱
热力学三重四级杆质谱（Thermo Triple Quadrupole Mass Spectrometry）是一种常用的质谱技术，用于分析和鉴定化合物的
组成和结构。
下面我将从多个角度对该技术进行全面的回答。
热力学三重四级杆质谱是一种基于四级杆质谱仪的仪器。
它由
三个四极杆（quadrupole）组成，其中两个四极杆用于选择和传输
离子，另一个四极杆用于进行碰撞诱导解离（CID）或者多级质谱（MSn）实验。
这种配置使得热力学三重四级杆质谱具有更高的选择
性和灵敏度，可用于复杂样品的分析。
热力学三重四级杆质谱的工作原理是通过施加交变电压和直流
电压在四极杆中产生稳定的离子轨道。
样品分子在离子源中被电离
产生离子，然后通过离子传输界面进入四极杆。
在四极杆中，只有
特定质量/电荷比（m/z）的离子能够通过，其他离子会被过滤掉。
通过调节四极杆的电压和频率，可以选择性地传输特定的离子到下
一个四极杆或进行解离实验。
热力学三重四级杆质谱在许多领域中得到了广泛的应用。
例如，在生物医学研究中，它可以用于药物代谢研究、蛋白质分析和生物
标志物的检测。
在环境科学中，它可以用于分析水和土壤中的有机污染物。
在食品安全领域，它可以用于检测食品中的农药残留和添加剂。
此外，热力学三重四级杆质谱还可以用于药物筛选、毒理学研究、石油化工和环境监测等领域。
总结起来，热力学三重四级杆质谱是一种高级的质谱技术，通过多级杆的配置和调节，实现了更高的选择性和灵敏度。
它在许多领域中被广泛应用，为化合物的分析和鉴定提供了可靠的手段。
三重四极杆液相色谱质谱联用仪介绍
三重四极杆液相色谱质谱联用仪是一种用于分析复杂混合物的仪器，结合了液相色谱和质谱的分析技术。
它由三个四极杆组成，其中两个用于离子传输和聚焦，第三个用于质谱分析。
该仪器的工作原理是先通过液相色谱技术将样品中的化合物进行分离，然后将分离后的化合物进入质谱部分进行进一步的分析。
在液相色谱部分，样品通过一列带有不同化学特性的柱子，根据分子间的相互作用进行分离。
分离后的化合物进入质谱部分，通过电离源将分子转化为离子，然后使用四极杆进行质量选择和过滤，最后使用检测器进行质谱信号的记录和分析。
三重四极杆液相色谱质谱联用仪具有高分辨率、高敏感性和高选择性的特点，能够快速准确地分析复杂混合物中的化合物。
它广泛应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域。
通过联用液相色谱和质谱技术，可以获得更详尽的分析结果，对于未知化合物的鉴定和定量分析具有重要的意义。
安捷伦超高效液相色谱-三重四级杆质谱仪器讲解
液质联用仪本实验室使用的液质联用仪是安捷伦公司6400系列的一款产品，包括超高效液相色谱1290和质谱主机G6460，以及与其配套的计算机和打印机，他们之间通过网络协议通讯，并通过网络交换机连接在一起。
本仪器于2014年年初安装使用，价值两百多万元。
物质只要能溶于液体，均可以被检测。
本实验室主要用于农产品样品的农药残留定性检测，超高效液相色谱1290是整个系统的分离和进样装置，样品在色谱柱中经初步分离，通过接口进入质谱。
质谱以离子源、质量分析器和检测器为核心。
离子源是将分析物中的中性化合物离子化，并将产生的离子在电场的作用下进入离子传输毛细管。
离子传输毛细管是离子的导入通道，它将离子源产生的离子传输进入质谱，同时，隔绝了外部的常压与质谱内部的高真空。
离子通过毛细管后，进入离子光学组件，它包括skimmer1，八极杆以及lens1和lens2，进一步除去了溶剂以及中性分子，也是一个高效的离子传输组件，并聚焦随机运动的离子进入三重四极杆质量分析器。
G6460的质量分析器是三重四级杆，是由三组四极杆空间串联而成，一个质谱就是一个四级杆，所以三重四级杆质谱是空间串联的多级质谱分析，也叫做QQQ质谱。
第一个四级杆根据设定的质合比范围扫描和选择所需的离子。
第二个四级杆，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。
在选择离子飞行的途中，引入碰撞气体氮气，第三个四级杆用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。
实际上，碰撞池采用了六极杆的设计，拥有更好的聚焦及传输功能，四级杆就被淘汰了，但还沿用三重四级杆的名称。
G6460质谱的检测器包括高能打拿极和电子倍增器，此外，质谱需要在真空环境下工作，它的真空系统由前级真空泵和分子涡轮泵组成，前级真空一般在 1.8-2.5Torr之间，高真空在1.9-2.3*10-5Torr之间。
原理：它以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。
样品在质谱部分和流动相分离，被离子化后，经质谱的质量分析器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。
四级杆质谱仪的原理
四级杆质谱仪的原理
四级杆质谱仪是一种常见的质谱分析仪器，主要用于分离和检测样品中的离子。
它主要由四根带有直流电压（DC）和叠加的射频电压（RF）的准确平行金属或陶瓷镀金园柱杆构成。
相对的一对电极是等电位的，相邻两对电极之间电位相反。
四级杆质谱仪的工作原理如下：
1.离子生成：样品进入质谱仪后，首先经过气化室气化，然后进入离子源。
在离子源中，样品分子受到电子轰击，失去电子成为带正电荷的离子。
2.离子加速和分离：带电离子进入四级杆质谱仪，四级杆中的电场会对离子产生加速和偏转作用。
由于不同离子的质量和电荷不同，它们在电场中的运动轨迹也不同。
在四级杆中，离子会根据质荷比（m/z）进行分离。
3.离子检测：经过四级杆分离后的离子，根据其质荷比的不同，会在接收器中形成不同的信号。
质荷比越小的离子，到达接收器的时间越早，信号强度越高。
质荷比越大的离子，到达接收器的时间越晚，信号强度越低。
这样，四级杆质谱仪就可以根据离子信号的强度和到达时间，对样品中的不同成分进行定性和定量分析。
四级杆质谱仪在分析过程中，可以通过调整射频电压和直流电压的参数，实现对不同质量离子的高效分离。
此外，四级杆质谱仪具有高灵敏度、高分辨率、宽动态范围等优点，广泛应用于化学、生物、环境等领域的研究和分析。
Agilent 7000A 三重串联四级杆
Agilent 7000A 三重串联四级杆气相质谱仪仪器操作现场培训教材注意包含在本手册中的内容按“现状”提供，若在后续版本中有任何更改，恕不另行通知。
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售后服务中心电话：800-820-3278中文网站地址：/chem/cnⅠ.7000A质谱仪概述及原理一、系统概述7000A 三重串联四级杆气相质谱仪与安捷伦的7890气相色谱联用。
质量范围到1050 u，具有每秒500次的快速的多反应监测(MRM)性能。
和5975C单级四极杆GC/MS一样，7000A三重四极杆GC/MS的可靠性来自于安捷伦独有的、被很好证明的加热石英镀金双曲面四极杆质量分析器。
数据采集软件是Mass Hunter GC/MS 软件系统。
实时绘图可以显示分析样品的色谱和质谱信息；电子数据表格式的序列表使得编辑运行多个样品很方便；同时具有设定参数，编辑方法和质谱调谐的快捷按钮。
二、仪器结构概述7000A三重四极杆质谱仪主要包括离子源、第一级四级杆、八极杆碰撞反应池、第二级四级杆、检测器、和真空系统。
1、离子源在GC 中分离后，首先进入电离源，一旦样品离子化，推斥极引导离子通过一系列透镜进入第一级四级杆质量分析器(MS1)，2、MS1第一级四级杆质量分析器MS1根据质荷比进行离子过滤。
在7000A 三重四极杆质谱仪中，添加后过滤器来聚焦离开四极杆的离子流，增强了离子传输。
3、六级杆碰撞池然后将通过MS1的离子引导到碰撞池中，在其中离子会碎裂。
碰撞反应池实际是充满氮气和氦气混合气体的六极杆碰撞池。
将氦气用作碰撞反应池中的抑制气体，可减少来自氦气中性粒子的噪音，并提高碎裂过程的效率。
4、MS2然后在进入第三级四级杆之前，预过滤器聚焦进入四级杆的离子流。
安捷伦超高效液相色谱-三重四级杆质谱仪器讲解
液质联用仪本实验室使用的液质联用仪是安捷伦公司6400系列的一款产品，包括超高效液相色谱1290和质谱主机G6460，以及与其配套的计算机和打印机，他们之间通过网络协议通讯，并通过网络交换机连接在一起。
本仪器于2014年年初安装使用，价值两百多万元。
物质只要能溶于液体，均可以被检测。
本实验室主要用于农产品样品的农药残留定性检测，超高效液相色谱1290是整个系统的分离和进样装置，样品在色谱柱中经初步分离，通过接口进入质谱。
质谱以离子源、质量分析器和检测器为核心。
离子源是将分析物中的中性化合物离子化，并将产生的离子在电场的作用下进入离子传输毛细管。
离子传输毛细管是离子的导入通道，它将离子源产生的离子传输进入质谱，同时，隔绝了外部的常压与质谱内部的高真空。
离子通过毛细管后，进入离子光学组件，它包括skimmer1，八极杆以及lens1和lens2，进一步除去了溶剂以及中性分子，也是一个高效的离子传输组件，并聚焦随机运动的离子进入三重四极杆质量分析器。
G6460的质量分析器是三重四级杆，是由三组四极杆空间串联而成，一个质谱就是一个四级杆，所以三重四级杆质谱是空间串联的多级质谱分析，也叫做QQQ质谱。
第一个四级杆根据设定的质合比范围扫描和选择所需的离子。
第二个四级杆，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。
在选择离子飞行的途中，引入碰撞气体氮气，第三个四级杆用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。
实际上，碰撞池采用了六极杆的设计，拥有更好的聚焦及传输功能，四级杆就被淘汰了，但还沿用三重四级杆的名称。
G6460质谱的检测器包括高能打拿极和电子倍增器，此外，质谱需要在真空环境下工作，它的真空系统由前级真空泵和分子涡轮泵组成，前级真空一般在 1.8-2.5Torr之间，高真空在1.9-2.3*10-5Torr之间。
原理：它以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。
样品在质谱部分和流动相分离，被离子化后，经质谱的质量分析器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。
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
三重四级杆液质联用仪原理
三重四级杆液质联用仪原理三重四级杆液质联用仪（Triple Quadrupole Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，简称LC-MS/MS）是一种常用的仪器方法，可以用于分析和定量分析复杂的化合物混合物，如药物、环境污染物等。
其原理基于三重四极杆质谱仪和液相色谱的联用。
液相色谱（Liquid Chromatography，LC）是一种基于化合物在液态流动相中的不同亲和力而进行分离的技术。
它包括样品的进样、液相流动、固定相柱和色谱分离等步骤。
在液相色谱中，化合物溶解在流动相中，经过色谱柱的相互作用来实现分离。
质谱（Mass Spectrometry，MS）是一种通过在电离源中将化合物转化为离子，并在质谱仪中按其质荷比（m/z）进行质量分析的技术。
质谱仪由电离源、质量分析器和检测器等组成。
电离源将化合物转化为离子，质量分析器根据离子在磁场中的轨迹进行分析，最后由检测器对离子进行检测。
1.进样：样品通过进样系统进入液相色谱柱进行分离。
进样系统的常用方法有自动进样器和在线连续进样。
2.液相色谱：样品在液相色谱柱中分离，根据不同化合物在固定相柱上的亲和力进行分离。
固定相柱内部有固定相，使得不同化合物有不同的保留时间。
3.电喷雾离子源（Electrospray Ionization，ESI）：在液相色谱柱后端出口处，通过电喷雾采用高压直流电离方法将流出的分离物转化为带电的离子。
4.第一级四极杆：在进入质谱之前，离子首先进入第一级四极杆，通过调节电压和扫描频率等参数，选通质量范围内的一些特定离子。
5.质量分析器：通过在质量分析器中施加电压和磁场以对离子进行分析，根据其质量荷比和相对丰度来确定化合物的质量。
6.碎裂（Collision-induced Dissociation，CID）：在第一级四极杆后，离子进入碰撞池区域，在碰撞池区域中与碰撞气体（通常是气体）发生碰撞，使离子发生断裂，从而形成新的离子片段。
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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）
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）
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。
一个单四极杆质谱仪
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。
四极杆质量过滤器如何工作的？
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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: SRM 或MRM
多反应监测（MRM）
QQQ 应用
• 采用QQQ,分析者可以采用最少的样品制备步骤。 • 经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
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。
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
准确率（ppm级误差的例子）
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。
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
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，第二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，因此可在非常复杂的混合物中监测某种特 定的分子。
• 在下面的例子中，睾丸激素在母碎片（m/z 367）中碎
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，以获得更多的结构信息。
• 另外一个优点就是它们能够富集
离子，以提供更好的离子信号。
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。
片m/z 97得到选择性监测，具有极高的灵敏度和精确的 定量分析。
QQQ多级质谱：中性丢失扫描
在QQQ中进行中性丢失扫描，Q1和Q3分析器的结合使灵 敏度 和选择性得到最大化。Q1/Q3中性丢失扫描可监测母 离子特定的中性丢失，例如缩氨酸磷酸盐中一个磷酸根的 丢失。在这个例子中，Q1和Q3的扫描得到母离子的谱图， 这张谱图是母离子为了磷酸化，丢失了碎片98而得到的。
• 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
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
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，
低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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性分子的分子 结构的典 型代表。
谱分析。
• 对于QQQ，每个分析器有以下单独的作用：
– 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。
空间串联多级质谱：QQQ
为什么使用HPLC/MS/MS?
• 不需进行衍生化。 • 在单个分析中实现确认定量。 • 在复杂很脏的基体中的低检测限
• 提高实验室效率/产出率（使用固相萃取技术） • 更可靠和可值得信赖的测试结果。
无基体效应(土壤)
在380微升每个土壤萃取物中注射进20微升混标
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)
• 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。
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。
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
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。
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）。
采集类型：QQQ质谱仪
❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
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
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。
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，