质谱基础理论和仪器结构介绍 Orbitrap Fusion
质谱仪的结构原理 ppt课件
答辩人：
质谱仪
离子源
质量分析 器
离子检测 器
进样系统
真空系统
质谱仪分类
有机质 谱仪
无机 质谱
仪
质谱 仪
同位 素质 谱仪
质谱仪器结构
大气
样品入口
离子化方法
真空系统 质量分析器
检测器
数据系统
质谱分析原理
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱
1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光
补助气喷嘴：喷嘴斜上方，使微 滴的溶剂快速蒸发
ESI
微滴蒸发，表面电荷密度增加， 达到临界值时，离子蒸发出来， 借助喷嘴和锥孔之间电场进入分 析器
APCI
结构图
APCI
❖主要用来分析中等极性的化合物 ❖APCI是ESI的补充，离子产率高 ❖主要产生单电荷离子 ❖质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子 ❖用于液相色谱-质谱联用仪
➢ 特 点：
使用最广泛，谱库最完整；电离效率 高；结构简单，操作方便；但分子离 子峰强度较弱或不出现(因电离能量 最高)。
EI源
加速 聚焦 加速
EI源
在电子轰击下，样品分子可能有四种不同途径 形成离子：
❖ 样品分子被打掉一个电子形成分子离子。
❖ 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子 。
❖ 分子离子发生结构重排形成重排离子。
能态较高的那些分子，将进一步裂 解，释放出部分能量，产生质量较 小的碎片离子和中性自由基：
M1+ + N1· M+
M2+ + N2 ·
EI源
➢ 水 平 方 向 ： 灯 丝 与 阳 极 间 (70V电 压 )—高能电子 — 冲击样品—正离子
Chapter-9-质谱学的发展与应用Orbitrap
▪ A lower-resolution, more economical ICR
and performing axial oscillation
The oscillating ions induce an image current into the two outer halves of the orbitrap, which can be detected using a differential arbitrapTM: A “Hybrid” Trap – Between IT and ICR
▪ The Orbitrap is a recently developed electrostatic ion trap with FT/MS read-out of image current, coupled with MS/MS
Analyzer Double-focusing
Quadrupole Trap TOF ICR
Cost High
Low Low Medium High
Scan speed Slow
Medium Medium Medium
Fast
Resolution High
Low-medium Medium
Medium-high High
Multiple-Stage MS: MS-MS, and MSn
▪ Also known as Tandem MS or MSn
Mass Analyzer
类质谱仪结构与原理简介
Calibration是校正Orbitrap的质量轴，以及调节部分ion optic元件的 离子传输的参数，以及四极杆的校正等。
校正文件C:\Xcalibur\system\Exactive\instrument\msx_instrument_files\mater_cal.mscal
Calibration文件保存了大多数ion optic元件的参数，是不依赖于离子源和实验 类型的。不同实验、不同类型的源，采用相同的master文件的参数。 Calibration通过的项目参数自动保存在master文件里，不通过的不保存。 开电子开关或reset质谱后，质谱自检过程中会读取master文件
开机流程
★ 开机顺序
检查气体、机械泵油和电源连接；电子开关（ Electronics Switch）处在关 闭状态 打开电源开关，机械泵启动，用垫片或电晕针堵Capillary 抽真空2h后，开电子开关（Electronic Switch） 打开电脑，打开Tune软件，仪器和软件建立连接 *1 设置Bake out时间，一般10-12h，开始Bake out 烘烤完后自动切换到待机状态 Bake Out后cooling 3h，FT Pening Guage读数接近或小于5E-10mbar Check或者Calibrate仪器 通过Check或者Calibration后，仪器可以使用
每个月到季度要做的维护
检查气体的余量，必要时更换.
更换时注意要擦干净接头，同时用气体吹干净接头。
检查风扇空气滤网，必要时清洗，脏的过滤网会引起冷却效果不佳而造成仪 器损坏。 关机更换机械泵油：视情况而定，一般半年换一次油。用如果样品量很大且 溶剂流速很大，比如一天24小时运行样品，特别是APCI使用高流速频率很高 时可能每1-2月需要更换 关机清洗Tube Lens和skimmer，视情况而定，一般1-2个月清洗一次。
质谱基础理论和仪器结构介绍 Orbitrap Fusion
理论基础理论第一章基础基本名词Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式基本名词质荷比（m/z）：以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。
基峰（base peak）：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
原子质量单位（u）：用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。
同位素（Isotopes）：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。
总离子流谱图（TIC，Total Ion Chromatogram）：对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。
提取离子流谱图（EIC，Extracted Ion Chromatogram）：对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。
分辨率：质谱图上两个相邻离子峰分离的程度（如下图）Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍结构基本结构基本组成部分（1） 离子源（Ion Source）（2） 离子透镜系统（Ion Optics）：离子传输毛细管（Capillary），S-Lens，注入四极杆，弯曲四极杆MP0，传输八极杆，透镜L0、Split Gate Lens （3） 质量分析器：四极杆Q1，Orbitrap，双压线性离子阱（Linear Ion Trap）（4） 多离子通道：HCD 碰撞池（5） 检测器（Detector）：电子倍增器，打拿极，Orbitrap以下分别介绍各部分的作用及特点离子源作用：（1）将中性的待测物电离为带电荷的离子；（2）真空过渡；（3）去除多余的溶剂；（4）去除干扰。
与LC相连接的电离源主要为大气压电离源（API，Atmospheric Pressure Ionization），包括：电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源电喷雾电离源（ESI，Electrospray Ionization）主要特点：离子在液相状态形成 对热不稳定化合物首选 对中高极性化合物首选 可形成多电荷离子可形成多电荷离子，，分析蛋白质分析蛋白质、、多肽等大分子物质 最佳使用流速: 200 - 400ul/min 一般来说,流速流速越高越高越高，，需要需要越越高的毛细管温度和气体流速高的毛细管温度和气体流速。
thermo orbitrap fusion 操作 -回复
thermo orbitrap fusion 操作-回复如何操作热力轨道阱质谱仪（Thermo Orbitrap Fusion）。
引言：热力轨道阱质谱仪（Thermo Orbitrap Fusion）是一种功能强大的质谱仪，广泛应用于生物医学、环境科学和食品安全等领域。
本文将逐步介绍如何操作热力轨道阱质谱仪，以帮助初学者和研究人员更好地了解和使用这一仪器。
一、启动质谱仪1. 确保质谱仪与电源连接稳定，并打开主电源开关；2. 等待仪器自检完成，通常会显示仪器的基本信息以及操作系统状态；3. 打开质谱软件，点击“启动仪器”按钮，等待软件和仪器的连接建立。
二、校准质谱仪1. 在质谱软件中选择“校准”功能，并选择所需的校准方法；a. 单点校准：只需要校准一个质量标准品，适用于初步分析或负责的质谱实验；b. 多点校准：根据所测样品组成的不同，选取多个质量标准品进行校准，适用于精确分析或对多种样品进行质谱分析；2. 将质量标准品加入样品池，并在软件中选择对应的质量标准品；3. 开始进行质谱仪的校准，根据软件提示将校准样品插入质谱仪，并等待校准完成。
三、设置实验参数1. 在质谱软件中选择“新建方法”功能，设置实验的参数；2. 设置离子源参数，如电压、气体流速等；3. 设置离子传输管（Transfer Tube）参数，如温度、气体压力等；4. 设置质谱分析器（Mass Analyzer）参数，如离子扫描范围、扫描速度等；5. 设置检测器（Detector）参数，如增益、灵敏度等；6. 完成参数设置，并保存实验方法。
四、加载样品1. 准备样品，并将其注入进样器中；2. 使用自动进样器或手动进样器，在质谱软件中选择相应的进样方式，并设置进样器参数；3. 将样品放入进样器，并等待进样完成。
五、运行实验1. 在实验方法列表中选择要运行的方法；2. 点击“运行实验”按钮，质谱仪将开始进行样品分析；3. 监控仪器运行状态，如扫描进度、信号强度等，并根据需要调整实验参数；4. 当实验完成后，质谱软件将生成实验结果，并可根据需要导出数据。
orbitrap结构
Orbitrap质谱仪是一种高分辨质谱仪，常用于分析复杂的生物分子样品，如蛋白质、代谢产物等。
它的设计基于一个称为Orbitrap的离子捕获器，这是一种圆柱形结构，具有一对排列在中心轴上的电极。
Orbitrap质谱仪的工作原理如下：
1. 离子化：样品中的分子被离子化，通常通过电喷雾离子化（ESI）或者基质辅助激光解吸电离（MALDI）等技术。
2. 离子加速：离子被加速到一定的能量。
3. 离子进入Orbitrap：加速的离子被注入Orbitrap离子阱。
4. 离子轨道：在Orbitrap中，离子绕着中心轴做稳定的轨道运动，由于其特殊的设计，离子在轨道上运动的频率与其质荷比成正比。
5. 检测：当离子做轨道运动时，它们会引起电极上的电荷聚集变化，这种变化可以通过电子学检测到，并转化为质谱信号。
6. 质谱分析：根据离子在Orbitrap中的运动频率，质谱仪可以确定离子的质荷比，从而得到样品中不同成分的质谱图谱。
Orbitrap质谱仪由Thermo Fisher Scientific公司开发，并在生物医学研究、药物发现等领域广泛应用。
其高分辨率和准确性使其成为分析生物分子结构和特性的重要工具。
thermo orbitrap tmt质谱方法详解
thermo orbitrap tmt质谱方法详解目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 正文2.1 Thermo Orbitrap技术介绍2.2 TMT质谱方法原理2.3 TMT质谱方法在蛋白质组学研究中的应用3. Thermo Orbitrap TMT质谱方法步骤详解3.1 样品处理与标记化学反应步骤3.2 质谱仪参数设置与数据采集步骤3.3 数据分析与结果解读步骤4. TMT质谱方法的优势和局限性探讨4.1 优势介绍4.2 局限性讨论5. 结论与展望5.1 结果总结5.2 研究前景展望及未来发展方向1. 引言1.1 背景和意义在蛋白质组学研究中，质谱技术是关键的分析手段之一。
随着科学技术的不断发展，各种高级质谱技术相继被引入，并取得了显著的进展。
其中，Thermo Orbitrap TMT（Tandem Mass Tagging）质谱方法作为一种先进的定量蛋白质组学方法，在生物医药领域得到了广泛应用。
1.2 结构概述Thermo Orbitrap TMT质谱方法结合了Thermo的精密仪器Orbitrap以及蛋白质组学中常用的TMT标记技术，具有高灵敏度、高精确性和高通量等特点。
该方法通过将不同样品中的蛋白质进行化学标记，并利用精密仪器进行定量分析，从而实现对多个样品中蛋白质的同时检测和定量。
1.3 目的本文旨在对Thermo Orbitrap TMT质谱方法进行详细介绍和解析，包括其原理、应用以及步骤详解。
通过对该方法的全面讲解，旨在帮助读者深入了解Thermo Orbitrap TMT质谱方法的工作原理和操作步骤，并掌握其在蛋白质组学研究中的应用价值。
（注：以上为文章“1. 引言”部分内容，使用了Markdown语言进行格式化）2. 正文2.1 Thermo Orbitrap技术介绍Thermo Orbitrap技术是一种高分辨质谱技术，由美国Thermo Fisher Scientific公司开发。
orbitrap astral质谱
在化学和生物领域中，质谱技术扮演着至关重要的角色，它能够帮助科学家们分析和鉴定复杂的化合物和生物分子。
而在质谱技术中，Orbitrap Astra质谱仪作为一种先进的仪器，具有着非常重要的地位。
本文将从深度和广度两个方面对Orbitrap Astra质谱仪进行全面评估，并探讨其在科学研究中的应用和意义。
一、Orbitrap Astra质谱仪的基本原理Orbitrap Astra质谱仪采用了高分辨和高灵敏度的仪器设计，它的基本原理是通过电场调制和离子共振的方式来进行质谱分析。
在质谱实验中，先将待分析的样品通过电喷雾离子源离子化，然后将离子通过激光引导到离子圈内，进而在不同的电场调制下进行共振，最后通过检测离子信号来获取质谱信息。
这种原理使得Orbitrap Astra质谱仪在高分辨率、高精准度和高灵敏度方面具有着明显的优势，可以应用于各种复杂样品的分析和研究。
二、Orbitrap Astra质谱仪的应用领域Orbitrap Astra质谱仪在科学研究中有着广泛的应用，包括但不限于生物医药、环境监测、化学分析等领域。
在生物医药领域中，Orbitrap Astra质谱仪可以用于蛋白质组学、代谢组学和蛋白质药物研发等方面的研究。
在环境监测中，Orbitrap Astra质谱仪可以帮助科学家们分析大气、水体和土壤样品中的污染物，以及追踪环境中各种化合物的来源和归趋。
在化学分析中，Orbitrap Astra质谱仪可以用于化合物结构鉴定、杂质分析和质量定量等方面的研究。
OrbitrapAstra质谱仪在科学研究和产业应用中具有着非常重要的地位。
三、个人观点和理解作为专业的文章写手，我对Orbitrap Astra质谱仪的应用和意义有着深刻的理解。
在我看来，Orbitrap Astra质谱仪的高分辨率和高灵敏度使得它在复杂样品分析中具有着重要的优势，可以帮助科学家们更准确地获取样品中的化合物信息，从而推动科学研究和产业发展的进步。
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理论
基础理论
第一章基础
基本名词
Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍
Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式
基本名词
质荷比（m/z）：以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。
基峰（base peak）：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
原子质量单位（u）：用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。
同位素（Isotopes）：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。
总离子流谱图（TIC，Total Ion Chromatogram）：对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。
提取离子流谱图（EIC，Extracted Ion Chromatogram）：对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。
分辨率：质谱图上两个相邻离子峰分离的程度（如下图）
Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍
结构
基本结构
基本组成部分
（1） 离子源（Ion Source）
（2） 离子透镜系统（Ion Optics）：离子传输毛细管（Capillary），S-Lens，注入四极杆，弯曲四极杆MP0，传输八极杆，透镜L0、Split Gate Lens （3） 质量分析器：四极杆Q1，Orbitrap，双压线性离子阱（Linear Ion Trap）（4） 多离子通道：HCD 碰撞池
（5） 检测器（Detector）：电子倍增器，打拿极，Orbitrap
以下分别介绍各部分的作用及特点
离子源
作用：（1）将中性的待测物电离为带电荷的离子；
（2）真空过渡；
（3）去除多余的溶剂；
（4）去除干扰。
与LC相连接的电离源主要为大气压电离源（API，Atmospheric Pressure Ionization），包括：电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源
电喷雾电离源（ESI，Electrospray Ionization）
主要特点：
离子在液相状态形成 对热不稳定化合物首选 对中高极性化合物首选 可形成多电荷离子可形成多电荷离子，，分析蛋白质分析蛋白质、、多肽等大分子物质 最佳使用流速: 200 - 400ul/min 一般来说,流速流速越高越高越高，，需要需要越越高的毛细管温度和气体流速高的毛细管温度和气体流速。
在离子源中，设计了两路气体帮助样品电离，分别为内层的鞘气（Sheath Gas ）和外层可加热的辅助气（Auxiliary Gas ），如下图：
鞘气和辅助气示意图
两路气体均为氮气，其作用分别为： 鞘气：帮助液滴挥发，产生离子；
辅助气：帮助液滴挥发，产生离子；离子导向作用，聚焦离子
此外还有一路反吹气（Sweep Gas ），平时可以不开，当液相流动相中添加有难挥发性盐时，可打开该气体（通常设为2-5），其作用是避免难挥发性盐进入毛细管，残留导致毛细管堵塞，如下图
反吹反吹气示意图气示意图
HESI-II 源的操作条件参考值
大气压化学电离源（APCI ，Atmospheric Pressure Chemical Ionization ） 主要特点：
离子在气相状态形成 对易挥发对易挥发、、热稳定的化合物首选 对中低极性化合物首选 只可形成单电荷离子只可形成单电荷离子，，可分析小分子化合物 最佳使用流速: 500 µL/min 一般来说一般来说，，高流速需要更高的鞘气和辅助气流量高流速需要更高的鞘气和辅助气流量，，但不需要提高毛细管温度但不需要提高毛细管温度。
APCI 源的操作条件参考值
大气压光学电离源（APPI，Atmospheric Pressure Photo Ionization）主要特点：
离子在气相状态形成
适合化学结构中有发色团的化合物
流动相的注意事项
常用试剂：
（1）水相
（2）有机相（甲醇，乙腈）
常用添加剂及其量：
（1） 酸：甲酸或冰醋酸，加入量小于1%（V/V）；
（2） 碱：氨水，加入量小于1%（V/V）；胺类试剂（如甲酸胺、乙酸胺），加入量小于10mM；
（注：三氟醋酸，三乙胺都不推荐使用）
离子透镜系统各部分的作用
（1） 离子传输毛细管：传输离子，去除中性干扰
（2） 注入四极杆（Inter-flatapole）：聚焦并传输离子
（3） 弯曲四极杆（弯曲flatapole）：传输离子，去除中性干扰，减少仪器尺寸（4） S-Lens：在聚焦并传输离子过程中实现溶剂蒸汽脱除，降低质量歧视效应（5） 透镜：真空隔离；聚焦并传输离子
（6） Splite Lens：控制进入C-trap的离子数量，避免因离子数过多而造成空间电荷效应
（7） 传输八极杆：聚焦并传输离子
质量分析器
Orbitrap Fusion质谱仪的质量分析器为四极杆Q1，Orbitrap和双压线性离子阱
四极杆可以对离子进行预筛选，其基本工作原理为：在四根电极杆上施加电压形成电场，使待测离子成为谐振离子顺利地通过四极杆被检测（而其他非待测离子变得
不稳定，成为非谐振离子，不能顺利地通过四极杆被检测），如下图：
Orbitrap（静电场轨道离子阱）：通过不同m/z离子在z方向运动频率的差别将不同m/z的离子分开（如下图），可实现高分辨功能。
Orbitrap的基本工作原理
C形阱（C-Trap）：C形阱内充有高纯氮气，主要作用是降低从前端飞来的离子的动能，对离子进行聚焦。
HCD碰撞池（High collision dissociation Cell）：高能碰撞池，主要作用是使待测母离子与碰撞气（高纯氮气）分子发生碰撞，产生碎片离子。
在Orbitrap Fusion中，HCD 碰撞池也作为一个离子通道，离子到达HCD碰撞池后可以选择进入离子阱或Orbitrap中检测
双压线性离子阱：离子捕获及碰撞活化在高压阱中完成，而离子的扫描排出在低压阱中完成，从而使捕获效率、碰撞活化效率及扫描速度都进一步提升。
离子阱的基本工作过程：
离子捕获（Trapping）：将待检测的离子捕获在阱内
离子提取（Isolation）：做SIM或MS n时，施加特定的电压将待测母离子提取
留在阱内，而其他离子在特定电场力的作用下振幅太大，不能稳定地留在阱内 碰撞活化（Excitation）：做MS n时，具有动能的待测母离子与碰撞气氦气分子发生碰撞，产生碎片离子
离子排出（Ejection）：施加特定的电压使待测离子振幅增大，最终排出离子阱而被检测
检测器
打拿极和电子倍增器作为检测器的工作过程：待测离子打到打拿极上产生更多的粒子，这些粒子再打击电子倍增器，使后者溅射出电子，电子通过电子倍增器的放大，转换为电信号被检测。
如果用离子阱扫描，将以打拿极和电子倍增器作为检测器。
如果用Orbitrap扫描，Orbitrap本身作为检测器
Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式
全扫描（Full Scan）：对设定扫描范围的离子扫描，获取一级质谱图。
全扫描分为IT扫描和FT扫描。
IT扫描即用离子阱扫描，提供低分辨质谱数据；FT
扫描即用Orbitrap扫描，提供高分辨质谱数据
单离子监测（SIM，Selected Ion Monitoring）：对特定m/z的离子扫描，获取一级质谱图。
SIM也可以分为IT扫描和FT扫描。
IT扫描即用离子阱扫描，提
供低分辨质谱数据；FT扫描即用Orbitrap扫描，提供高分辨质谱数据 多级质谱（MS n）：对特定的母离子进行碰撞活化，产生多级碎片离子谱。