离子阱质谱和飞行时间质谱
质谱分析

8 质谱8.1 概述质谱分析是现代物理、化学以及材料领域内使用的一个极为重要的工具。
从第一台质谱仪的出现至今已有80年历史。
早期的质谱仪器主要用于测定原子质量、同位素的相对丰度,以及研究电子碰撞过程等物理领域。
第二次世界大战时期,为了适应原子能工业和石油化学工业的需要,质谱法在化学分析中的应用受到了重视。
以后由于出现了高性能的双聚焦质谱仪,这种仪器对复杂有机分子所得的谱图,分辨率高,重现性好,因而成为测定有机化合物结构的一种重要手段。
60年代末,色谱-质谱联用技术因分子分离器的出现而日趋完善,使气相色谱法的高效能分离混合物的特点,与质谱法的高分辨事鉴定化会场的特点相结合,加上电子计算机的应用,这样就大大地提高了质谱仪器的效能,扩展了质谱法的工作领域。
近年来各种类型的质谱仪器相继问世,而质谱仪器的心脏—离子源,也是多种多样的,因此质谱法已日益广泛地应用于原子能、石油化工、电子、医药、食品、材料等工业生产部门,农业科学研究部门,以及核物理、电子与离子物理、同位素地质学、有机化学、生物化学、地球化学、无机化学、临床化学、考古、环境监测、空间探索等科学技术领域。
质谱法具有独特的电离过程及分离方式,从中所获得的信息直接与样品的结构相关,不仅能得到样品中各种同位素的比值,而且还能给出样品的结构和组成。
因此,质谱学已成为有机、无机、高分子材料结构分析的有力工具。
已高分子材料为例,由于高分子材料的分子量较大,而且不易挥发,所以无法直接用质谱进行鉴定。
但通过软电离方法却可有效地测定各种塑料、橡胶、纤维的主体结构单元以及高分子材料中所使用的各种添加剂的化学结构。
应用热裂解—质谱或热裂解-气相色谱-质谱,可分别获得不同高分子结构特征的热裂解产物,从而进一步揭示聚合物的链节以及序列分布。
这在研究高分子的结构与性质关系方面可发挥很大的作用。
辉光放电质谱(GDMS)和火花源质谱(SSMS)是进行高纯固体材料全面分析的两种主要分析技术。
各家常见质谱

各家常见质谱质谱是一种强大的分析工具,广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。
不同的实验室和研究机构可能会使用不同的质谱技术,下面是一些常见的质谱技术:1.气相色谱-质谱联用(GC-MS)气相色谱-质谱联用是一种常用的质谱技术,它可以将复杂的样品分离成单个组分,并对其进行鉴定。
这种技术通常用于分析挥发性化合物,如香气、有机溶剂、农药等。
在食品、环境、药物等领域有广泛的应用。
2.液相色谱-质谱联用(LC-MS)液相色谱-质谱联用是一种高效的分析方法,可以用于分析不挥发性的复杂样品,如蛋白质、多肽、核酸等。
该技术具有高灵敏度、高分辨率和高通量等优点,因此在生物医药领域应用广泛,可以用于疾病诊断、药物研发等。
3.飞行时间质谱(TOF MS)飞行时间质谱是一种高分辨率的质谱技术,可以快速分析复杂的样品。
它通过测量离子在电场中的飞行时间来推算离子的质量,从而对其进行鉴定。
该技术可以用于分析蛋白质、多肽、核酸等生物分子,也可以用于分析有机化合物和金属离子等。
4.四极杆质谱(Quadrupole MS)四极杆质谱是一种常用的质谱技术,它通过在电场中施加正弦和余弦电压来控制离子的运动,从而对其进行过滤和鉴定。
该技术可以用于分析有机化合物、药物、环境污染物等,具有高灵敏度和高选择性。
5.离子阱质谱(Ion Trap MS)离子阱质谱是一种高灵敏度的质谱技术,可以用于分析痕量样品。
它通过将离子限制在一个低电位的区域,并通过改变电压来控制离子的运动,从而对其进行鉴定和分析。
该技术可以用于分析蛋白质、多肽、核酸等生物分子,也可以用于分析有机化合物和环境污染物等。
以上是一些常见的质谱技术,它们具有各自的特点和应用范围。
在不同的实验室和研究机构中,可以根据实际需求选择适合的质谱技术来进行样品的分析和鉴定。
可用于确定分子量的波谱

在确定分子量时,可以使用质谱(mass spectrometry)来提供有关分子的信息。
质谱是一种测量分子离子质量和相对丰度的技术,通过测量离子在磁场中的运动轨迹,可以得到分子的质荷比(m/z)。
以下是常用于确定分子量的波谱技术:1. 电离质谱(Electrospray Ionization Mass Spectrometry,ESI-MS):通过将分子溶解在溶剂中,并加上一个高电压来产生离子。
离子通过质谱仪分析,得到分子的质荷比,并进一步计算出分子量。
2. 飞行时间质谱(Time-of-Flight Mass Spectrometry,TOF-MS):这种质谱技术基于离子在磁场中的飞行时间来确定质荷比。
从离子源生成的离子以恒定能量加速,并在飞行过程中被分离和检测。
3. 离子阱质谱(Ion Trap Mass Spectrometry):离子阱质谱利用离子在磁场中的稳定轨道进行分析。
通过施加电压来储存和操控离子,在离子阱中碰撞、分离和检测离子。
离子质荷比可用于计算分子量。
4. 母子离子对(M+H)+质谱(Positive Electrospray Ionization,ESI+):通过在电离过程中添加质子来形成母子离子,然后使用质谱仪来测量母子离子的m/z 比率。
这种方法常用于有机化合物的分析。
这些波谱技术在确定分子量时是常用的工具,通过测量和分析分子离子的特征峰,可以确定分子的质荷比和分子量。
此外,核磁共振波谱(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)也可以用于确定分子的分子量。
NMR是一种基于核自旋与外部磁场相互作用的原理,通过测量核自旋在不同磁场下的共振频率来提供分子结构和组成信息。
在NMR谱图中,化合物的不同核在特定电磁谱段上产生特征峰,而且这些峰的相对积分强度与核的数量成比例。
通过与合适的参考标准峰进行比较,可以确定分子量。
除了上述波谱技术,质谱联用技术也常被用于分析和确定分子量。
7种质谱能力优缺点大解析

7种质谱能力优缺点大解析四极杆质谱仪,QMSQMS是最常见的质谱仪器,定量能力突出,在GC-MS中QMS占绝大多数。
优点:结构简单、成本低、维护简单SIM功能的定量能力强,是多数检测标准中采用的仪器设备。
缺点:无串极能力,定性能力不足分辨力较低(单位分辨),存在同位素和其他m/z近似的离子干扰速度慢,质量上限低(小于1200u)飞行时间质谱仪,TOFMSTOFMS是速度最快的质谱仪,适合于LC-MS方面的应用。
优点:分辨能力好,有助于定性和m/z近似离子的区别,能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离子。
速度快,每秒2~100张高分辨全扫描(如50~2000u)谱图,适合于快速LC系统(如UPLC)质量上限高(6000~10000u)缺点:无串极功能,限制了进一步的定性能力售价高于QMS较精密,需要认真维护三重四极杆质谱仪,QQQQQQ质谱给四极杆质谱仪在保留QMS原有定量能力强的特点上,提供了串级功能,加强了质谱的定性能力,检测标准中常作为QMS的确认检测手段。
优点:有串极功能,定性能力强定量能力非常好,MRM信噪比高于QMS的SIM是常用的QMS结果确认仪器除一般子离子扫描功能外,QQQ还具有SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失(Neutral loss)等功能(离子阱不行)对特征基团的结构研究有很大帮助缺点:分辨力不足,容易受m/z近似的离子干扰售价较高需要认真维护四极离子阱,QTrap技术上而言,在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频,可以做选择性激发;或者就功能而言,为QQQ提供了多级串级的功能优势:同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能,非常适合于未知样品的结构解析缺点分辨力还是低了点离子阱质谱仪,ITMS离子阱质谱仪是最简单的串联质谱。
常用于结构鉴定成本比QQQ低廉,体积小巧具备多级串级能力,适合于分子结构方面的定性研究,能够给出分子局部的结构信息,比QQQ好有局部高分辨模式(Zoom Scan),分辨力比四极杆质谱高数倍,达到6000~9000,适合于确定离子质量数缺点:定量能力不如QMS和QQQ,所以大多数GCMS不采用离子阱质谱不能够像QQQ一样做母离子扫描和中性丢失,在筛选特征结构分子的时候能力不足线性离子阱,Linear Ion Trap传统3D离子阱的增强版本优点:相对于传统3D离子阱,灵敏度高10倍以上多级串级质谱缺点:相对于QQQ,还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能四极杆飞行时间串联质谱,QTOFQTOF以QMS作为质量过滤器,以TOFMS作为质量分析器。
蛋白质鉴定方法有哪些

蛋白质鉴定方法有哪些蛋白质是生命体内的重要分子,它们在细胞生物化学过程中起着关键作用。
蛋白质的鉴定方法有很多种,包括传统的生化学方法和现代的生物物理学方法。
下面将介绍一些常用的蛋白质鉴定方法。
一、生物化学方法:1. 纸上电泳法:利用纸质或亲水性膜质将蛋白质电泳分离,可根据蛋白质的迁移率来确定其分子量。
2. 聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE):利用电泳原理将蛋白质分子按照质量进行分离,并通过染色或免疫印迹来检测目标蛋白质。
3. 凝胶渗透色谱法(Gel filtration chromatography):通过利用大小分子间的排阻效应分离蛋白质,从而确定其分子量。
4. 亲和层析法:利用特定亲和剂将目标蛋白质络合,然后通过洗脱从而实现目标蛋白质的纯化和鉴定。
5. 免疫沉淀法:利用特异性抗体与目标蛋白质发生免疫反应,然后通过沉淀的方式来富集目标蛋白质。
二、质谱分析方法:1. 质谱法:利用质谱仪设备将蛋白质分子离子化并加速,然后根据离子的质量比值得出蛋白质的分子量。
2. 飞行时间质谱法(TOF):利用质谱法中的一种,通过测量离子从起飞位置飞行到达检测器所需要的时间来确定蛋白质的质量。
3. 离子阱质谱法(IT-TOF):通过将离子在阱中进行储存和操作,然后采用离子的质荷比和离子的振荡频率来确定蛋白质的分子量。
三、X射线晶体学方法:1. X射线衍射法:将蛋白质结晶后,通过X射线的散射原理来确定蛋白质的晶体结构,从而进一步了解蛋白质的功能。
2. X射线小角散射法(SAXS):通过测量散射X射线的角度和强度,来推断蛋白质的分子整体形态。
四、核磁共振(NMR)方法:1. 液态核磁共振(NMR):通过检测蛋白质样品中核磁共振信号的变化来推断蛋白质的结构和动力学性质。
2. 固态核磁共振(ssNMR):通过固态核磁共振技术来解析蛋白质在非溶液状态下的结构和动态过程。
以上是一些常用的蛋白质鉴定方法,每种方法都有其优缺点,在实际应用中需要根据具体问题和需求来选择合适的方法。
高效液相色谱-离子阱飞行时间质谱对保健食品中激素类成分的快速筛查和确证

本 研 究采 用 Q E h R ( uc u C E S q ik,e s ,c e p ay h a ,
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处理 方法 结合 HP C I — O — , 立 了一次 提取 , L — T F MS 建 T 正、 负离 子 同时扫 描模 式对 保健 食 品 中雌激 素 、 激 雄
子 为 了谋 取利 益 , 在保 健 食 品 中非 法 添 加 激 素 类 药
物 。另一 方 面 , 以动 物 性 原 料 生产 的保 健 食 由动 物腺 体产 生或 人 工合 成 的可调 节生 物机 体 细 胞 生 长 、 化 和代 谢 的化 学 分 物质 , 主要 包括 雌 激 素 、 激 素 、 激 素 及 糖 皮 质 激 雄 孕
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素 等 , 泛用作 动 物生 长促 进剂 。 目前 , 广 在畜 禽养 殖
素 、 皮 质激 素和 二羟 基苯 甲酸 内酯 类 药物 等 2 糖 1种 激素 快速 筛查 和定 量 检测 方法 。
飞行时间质谱
飞行时间质谱技术及发展前言:质谱分析是现代物理与化学领域使用的极为重要的工具。
目前日益广泛的应用于原子能,石油以及化工,电子,医药等工业生产部门,农业科学研究部门及物理电子与粒子物理,地质学,有机,生物,无机,临床化学,考古,环境监测,空间探索等领域[1]。
飞行时间质谱飞行时间质谱仪较其他质谱仪具有灵敏度好、分辨率高、分析速度快、质量检测上限只受离子检测器限制等优点,再配合电喷雾离子源基体辅助激光解析离子源[2]大气压化学电离源等离子源,使之成为当今最有发展前景的质谱仪。
飞行时间质谱已用于研究许多国际最前沿的热点问题,是基因及基因组学、蛋白质及蛋白质组学、生物化学、医药学以及病毒学等领域中不可替代的有力工具,例如肽和蛋白分析、细菌分析、药物的裂解研究以及病毒检测。
特别是在大通量、分析速度要求快的生物大分子分析中,飞行时间质谱成为唯一可以实现的分析手段,例如与激光离子源联用或作为二维气相色谱的检测器等。
本文将介绍飞行时间质谱的基本原理、技术及仪器的发展历程。
力求对该仪器技术有一个较清楚的认识,并对今后相关的研究工作提供建设性帮助。
1.飞行时间质谱的工作原理:TOF-MS分析方法的原理非常简单。
这种质谱仪的质量分析器是一个离子漂移管。
样品在离子源中离子化后即被电场加速,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,假设离子在电场方向上初始位移和初速度都为零,所带电荷数为q,质量数为m, 加速电场的电势差为V, 则加速后其动能应为:m v2 / 2= qe V其中,v 为离子在电场方向上的速度。
离子以此速度穿过负极板上的栅条,飞向检测器。
离子从负极板到达检测器的飞行时间t,就是TOFMS 进行质量分析的判据。
在传统的线性TOFMS,离子沿直线飞行到达检测器;而在反射型TOFMS 中,离子经过多电极组成的反射器后反向飞行到达检测器,后者在分辨率方面优于前者。
2.飞行时间质谱的发展:由于存在初始能量分散的问题,提高飞行时间质谱分辨率一直是研究者和仪器制造上努力的目标。
飞行时间串联质谱和离子阱质谱
飞行时间串联质谱和离子阱质谱飞行时间串联质谱(TOF-MS)和离子阱质谱是两种常见的质谱技术,它们都是用于分析复杂混合物的成分和结构的。
下面我们来分别介绍一下这两种质谱技术。
一、飞行时间串联质谱
飞行时间串联质谱是一种无标记的定量分析技术,可以实现细胞和组织中上百万种化合物的同步检测,从而为分子生物学和临床医学的研究提供了基础支持。
飞行时间串联质谱的工作原理是:将样品原子或化合物及其碎片离子引入特殊的落体管中,通过感应电压和电磁场加速,撞击从样品中喷出的离子,使其飞行进入宽阔的飞行时间管。
在飞行时间管中,离子将根据其质荷比分布在不同的位置上,最终落入检测器中。
通过分析离子到达检测器的时间和离子的质荷比,就可以确定样品的成分和结构。
二、离子阱质谱
离子阱质谱是一种广泛应用于无标记和标记的定量和定性分析的质谱技术,其为各种化合物的鉴定和定量提供了有效工具。
离子阱是一种由四个电极构成的装置,其中三个电极形成一个线圈,
在一个小型的杂化感应器中制造一个强磁场。
样品原子或化合物及其碎片离子进入离子阱,质荷比落入特定的值时就会被留下,而其他离子则会继续飞行。
离子阱质谱有多种操作模式:扫描、多重反应监测(MRM)等。
在扫描模式下,设定一个质量范围,扫描器将扫描这整个质量范围,检测获得谱图以进行分析。
在MRM模式下,选择一个特定的离子对,对该离子对之间的转移进行监测。
总结:
虽然飞行时间串联质谱和离子阱质谱都是常见的质谱技术,但是它们的工作原理和操作模式不同。
二者都可以用于分析复杂混合物的成分和结构,但具体应用时需要权衡其优缺点。
离子阱-飞行时间质谱
离子阱-飞行时间质谱
离子阱-飞行时间质谱(Ion trap - Time-of-flight mass spectrometry)是一种高性
能的质谱分析方法。
离子阱-飞行时间质谱的基本原理是,将待分析物质离子化,使之成为带电粒子,再通过离子阱对离子进行筛选和选集,将特定质荷比(m/z)的粒子抽出,送
入飞行时间质谱进行分析。
离子阱-飞行时间质谱具有分辨率高、灵敏度高、能够在大范围内测量、多重
离子侦测等优点,广泛应用于生物医药、环境保护、化学分析等领域。
在生物医药中,离子阱-飞行时间质谱主要用于蛋白质组学、代谢组学等分析;在环境保护中,离子阱-飞行时间质谱主要用于大气污染物监测;在化学分析中,离子阱-飞行时间
质谱主要用于有机物质分析等。
离子阱-飞行时间质谱的发展历程中,不断出现新的技术和装置,进一步提高
了质谱技术的分辨率和灵敏度。
例如,多级串联质谱技术(MS/MS)和电喷雾离
子源(ESI)等技术的应用,使得离子阱-飞行时间质谱在不同领域的应用得到了更加广泛的推广和应用。
深度解析TOF (飞行时间质谱)
深度解析TOF (飞行时间质谱)展开全文什么是飞行时间质谱?(1个回答)科研狗:1、以离子飞行时间为测量参数的质谱类型2、在相同的初始能量下,小的离子运动的快,而大的离子运动的慢3、离子的飞行时间与质核比成反比4、通过检测离子飞过相同距离的时间,折算出离子的m/z最简单的TOFMS模型分析最简单的TOFa.离子从同一点出发,经过相同距离,向检测器飞去b.离子具有相同的初始能量c.由于m/z的不同而具有不同的速度d.离子到达检测器的时间与速度成反比简单TOF的数学模型飞行距离1米, m/z是1000u, 加速电压3000 VTOF= 42μs微秒四极杆、离子阱等的扫描速度均在毫秒级别所以TOF扫描速度很快所有离子必须具备相同的动能KE所有离子必须具备相同的动量P这样的条件下,离子m/z的平方根和TOF呈严格的正比关系数学公式中反映出:无需射频电场、质量上限无限制TOF模型误差来源初始位置的范围Δx(1~3mm)初始速度的分散Δv(1~10deg,v0 tan(θ))其他误差:· HV稳定性(100~10ppm)·检测器性能(1ns)·机械加工精度(10um/1000mm)TOF质量分析器的特点TOF的特点1:高速下的高分辨1、高速——up to 30,000 spec/s---微秒级的快速反应检测,30~500 us/spec(火花放电源)---2D-GC分析(灵敏度一般,ppm级别,丌如离子阱和四极杆,但速度快)2、高分辨——500 to 60,000 FWHM---定性能力强,高分辨---高精度分子量鉴定,质量稳定性(1)与FTMS或者Orbitrap比较扫描速度快(1~10000Hz vs 0.1~5Hz)(2)与磁质谱、FTMS比较全谱质量范围宽(1~∞u vs 1~4000u)TOF的特点2:简单、高质量结构简单·成本和售价低,相对不FTMS、Orbitrap等高分辨质谱·无磁场、射频电场,纯高压电源理论上无质量上限(1)LCMS:适合生物大分子的检测·1000u~10000u,>10ku 只能做MALDI TOF·受到离子传输的限制,基本四极场理论限制·电压强度<20kVpp·频率和四极杆长度互相限制(2)MALDITOF:生物质谱·最大20MDa·上限受到检测器能力的限制,离子电子转换困难TOFMS的应用领域(1)GC-MS· Waters GCT、LECO 2D-GCMS、·国内有研发(复旦、禾信、厦门质谱)(2)LC-MS,很多· Proteomics,国内有研发(复旦,国家重大科学仪器2012)·一般的LCMS,禾信分析(国家重大科学仪器2011 )(3)TOF-SIMS· PHI,很贵,·国内有研发(地科院刘敦一,国家重大科学仪器2011)(4)Mobile-MS· HORIBA KORE,MS-200,国内有研发(5)on line/process MS·俄罗斯,国内有研发(6)MALDI TOF· Bioyoung 北京(OEM英国SAI)·复旦(MALDI LIT-TOF)、厦门质谱TOFMS的工程要点1、高精度的加工·大尺寸下的高精度,200mm:5um·无复杂曲线加工2、高稳定度高压电源·高稳定度:10ppm/8h @ 5kV·低噪音:10mV @ 5kV3、快电子学设备·MCP <3ns response time,10kRMB·500MHz~1GHz preamplifier,20kRMB·>1Gsps recorders,150kRMBTOF硬成本分析当然,最重要的是精妙的理论TOFMS关键技术1、Wiley-McLaren聚焦(Wiley,美国,1955)(修正初始速度和位置的发散)1、用于早期的直线型TOF-MS——脉冲聚焦离子束,减少初始能量的发散——直接提高分辨力至1000FWHM·离子飞入加速区一定时间后,给离子二次加速·初始能量低的离子得到较多的二次加速能量,而较高的离子得到的能量少,补偿机制·在一定据距离后,离子束的宽度会有最小值2、不同初始位置的离子的飞行时间得到聚焦TOFMS中狭缝宽度不再是障碍;狭缝宽度、灵敏度、分辨力在一定范围内可以是正向互相促进的!2、反射器(Mamyrin, 俄国,1973)(增加飞行距离,补偿能量发散)1、直线型TOF转向反射式TOF——飞行距离倍增——减少初始能量的分散——更高的分辨力,3000——垂直反射、成角反射能量高的离子进入反射器的深度大,消耗的时间多;飞行距离倍增,分辨力x2还要多2、各种反射器(垂直反射)3、成角反射岛津QIT-TOF MALDI3、垂直加速(Guilhaus,俄国,1989)(减少初始动能和位置的发散)1、用于连接离子束和TOFMS:LCTOF、GCTOF ·离子束轴向与TOF飞行方向垂直·离子束发散小·分辨力3000离子加速方向与初始运动方向垂直,离子的初始动能对飞行时间的干扰小,连续流离子束的流动动能影响减小。
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离子阱质谱和飞行时间质谱
离子阱质谱(ion trap mass spectrometry)和飞行时间质谱(time-of-flight mass spectrometry)都是质谱技术的常见类型。
离子阱质谱是一种基于离子在磁场和电场中相互作用的质谱技术。
离子在磁场和电场中被轻微束缚,形成一个稳定的离子阱,并对其进行扫描或振荡以激发离子传递到检测器中,并记录离子的质荷比。
离子阱质谱广泛应用于分析化学、生物医学领域,尤其是蛋白质分析和药物代谢分析。
飞行时间质谱是一种基于离子在磁场和电场中飞行时间差异的质谱技术。
在飞行时间质谱中,离子在加速器中被加速,然后在离开加速器后进入飞行时间管,并通过飞行时间差异来区分不同离子的质荷比。
飞行时间质谱技术具有高分辨率、高灵敏度和高速度等特点,在药理学、生物学、环境科学和化学分析等领域得到广泛应用。