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四级杆工作原理

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四级杆工作原理相关的论坛

  • 四级杆质谱仪原理

    四级杆质谱仪(Quadrupole Mass Spectrometer)来源于其四级杆质量选择器。在四级杆中,四根电极杆分为两两一组,分别在其上施加射频(Radio Frequency, RF)反相交变电压。位于此电势场中的离子,被选择的部分稳定后可到达检测器(Detector),或者进入之后的空间进行后续分析。  原理:  虽然现实中使用的四级杆质量选择器大多使用圆柱形,然而理想的质量选择器外形为双曲线形。质量选择器的大小通常在几厘米到几十厘米之间。  四级杆质量选择器的四根极杆被对应的分为两组,分别施加反相射频高压。其中两组电压的表达式分别为:  两组电压只有符号相反。其中U为直流(DC)分量,V为射频(达到发射频率的交流电,RF)分量的振幅(在此处用到的是V_rms而不是Vp-p)。 在通常情况下,U的值为500-2000 V,V为0-3000 V 。  在这样的电场环境下,离子会根据电场进行震荡。然而,只有特定荷质比的离子可以稳定的通过电场。当极杆上的电压被指定时,质量过小的离子会受到很大的电压影响,从而进行非常激烈的震荡,导致碰触极杆失去电荷而被真空系统抽走;质量过大的离子因为不能受到足够的电场牵引,最终导致碰触极杆或者飞出电场而无法通过质量选择器。  在四级杆质量选择器的硬件中,通常的做法是调整射频工作频率w来选择离子的质量,调整U与V的比值来调整离子的通过率。本节对应的图片可见,三角形区域为该质量的离子稳定的区域。U与V的比值在此体现为斜率。可见,U/V越大,离子的选择精度越高,仪器的解析能力越强,但是能稳定通过的离子数量减小;而U/V比值越小,离子通过的数量多,但是解析度下降。经过权衡之后,大多数四级杆质谱仪的解析能力大约都是1Th,体现在质谱图上就是半峰宽度大约为1Th或者1Da。  值得指出的是,当U值为零,即四级杆上仅施加射频电压时,所有离子均可通过。这样操作的意义是,可以使离子束更加聚拢。通常当作离子镜(Ion Lens)使用。最典型的扩展就是八极杆和六极杆的出现,实际是源自四级杆的基本工作特性。

  • 四极杆的工作原理

    分析器起着分离或区分导入离子的功能,是质谱仪的核心部件,四极杆是目前使用最为广泛的质量分析器,今天小析姐整理了四极杆分析器的基础知识分享给大家,希望能对你有所帮助。 [color=#000000]1953年,西德物理科学家Wolfgang Paul和Helmut Steinwedel描述了四级杆质谱仪。在4根平行杆之间,叠加的射频(RF)和恒定的直流(DC)电势能够作为质谱分离器,或过滤器,仅限于特点质量范围的离子,以恒定振幅振荡,能够在分析器上收集。[/color] [color=#000000]现代仪器制造商将四级杆瞄准到特定的应用中,既可用于分析无机元素(包括同位素),又可用于分析有机小分子,还可用于分析生物大分子,在生命科学、材料科学、环境科学、药物硏发、食品安全和石油化工等领域发挥着巨大而不可替代的作用。随着科学技术的发展,质谱的分析能力愈加强大,在方方面面的应用越来越普遍。[/color] [color=#000000]工作原理 [/color][color=#000000]概述:质谱仪是用来检测物质含量(定量分析)和鉴定物质类别(定性分析)的仪器。其主要原理是将分析样品中的待测组分电离成带电离子;带电离子在电场或者磁场的作用下进行空间或者时间上的分离;分离后的带电离子被检测器检测,得到包含有不同带电离子质荷比和相对强度的质谱图,进而推算出分析样品中不同组分的分子量。[/color] [color=#000000]通过质谱图或者精确的分子量测量,可以对待测组分做定性分析;利用检测到的离子强度,可以对待测组分做准确的定量分析。[/color] [color=#000000]带电离子进入电场,受到电场力和前进方向的影响,将逐渐靠近与所带电荷相反电极运动。[/color][img]https://file.jgvogel.cn/134/upload/resources/image/303852.jpeg?x-oss-process=image/resize,w_700,h_700[/img] [font=微软雅黑, &][size=14px][color=#000000]离子的运动轨迹[/color][/size][/font] [color=#000000]在工作状态中,四极杆能通过控制电压发挥离子选择、分子量测定、离子通过等功能。那么问题来了: [/color] [color=#000000]金属条们怎样发挥他们的洪荒之力做到对离子运动的控制的呢?[/color] [color=#000000]在它的设计中(如下图),对着的两根杆连在一起,是同极;再分别施加直流电压(U)和射频电压(V,可理解为交流电)。下图中z轴是离子进入四极杆的方向,x表示离子在横向的运动,y表示离子在纵向的运动。[/color] [img]https://file.jgvogel.cn/134/upload/resources/image/303853.jpeg?x-oss-process=image/resize,w_700,h_700[/img] [color=#000000]四级杆原理[/color] [color=#000000]离子进入四极杆后,运动方向是z轴,x轴方向和y轴方向受到直流和交流电的交替影响,在x,y轴方向发生偏移,只要保证偏移幅度在一定范围内,就能在四极杆中以一定的轨道运动,因此,每个离子在四极杆中都存在稳定区域,而这个稳定区域如果与离子的质荷比相关。就能解开四极杆测量质荷比的秘密。[/color] [color=#000000]计算步骤表述简略如下:[/color] [img]https://file.jgvogel.cn/134/upload/resources/image/303854.jpeg?x-oss-process=image/resize,w_700,h_700[/img] [color=#000000]其中,U是直流电压,V是交流RF电压的振幅,ω是RF电压的角频率。给上述等式求导和转化,得到Paul等式如下(纪念四极杆原理的研发者Paul和Steinwegen而命名):[/color] [img]https://file.jgvogel.cn/134/upload/resources/image/303855.jpeg?x-oss-process=image/resize,w_700,h_700[/img] [color=#000000]u表示离子的位置,x,y都可以,au和qu分别表示离子在直流和交流电压影响下的稳定区域(在x和y轴的运动范围)。从等式中得到,稳定区域仅和离子的质量、电荷两个变量相关,其他参数都是常数。 [/color] [color=#000000]将上面两个公式相比,将看到离子的稳定区域和U, V是呈线性关系的。用U和V表示稳定区域如下图( m1

  • 请教四级杆的原理,希望有大神能指点下

    谁有液相色谱串联质谱的四级杆详细的原理讲解资料?比如1、离子在四级杆内旋转运动是同轴吗?方向一致吗?为什么?2、RF电压变化,怎么维持两组四级杆的FDC电压恒定?3、非目标离子的运行轨迹?4、RF电压的电压大小和频率各自跟什么有关?等等大家也可以在这里讨论一下

  • 四级杆质量分离原理的疑问?

    我是质谱的初学者,在看到四级杆原理有看到如下这段话: “在保持Vdc/Vrf不变的情况下改变Vrf值,对应于一个Vrf值,四极场只允许一种质荷比的离子通过,其余离子则振幅不断增大,最后碰到四极杆而被吸收。通过四极杆的离子到达检测器被检测。改变Vrf值,可以使另外质荷比的离子顺序通过四极场实现质量扫描。设置扫描范围实际上是设置Vrf值的变化范围。当Vrf值由一个值变化到另一个值时,检测器检测到的离子就会从m1变化到m2,也即得到m1到m2的质谱。” 有一个疑问: 对于ICP进样,它是一次进样,所有组分同时离子化,离子都同时进入四级杆。如果按上面说的:“对应于一个Vrf值,四极场只允许一种质荷比的离子通过,其余离子则振幅不断增大,最后碰到四极杆而被吸收。”,那么既然其余的离子都被吸收了,后面还怎么会“检测器检测到的离子就会从m1变化到m2,也即得到m1到m2的质谱。”呢? 我一直想不通,是不是我在哪个环节理解有错呢? 请这方面的行家和大侠帮忙解释下。不胜感激!

  • 【分享】Analab研究室 四级杆质谱仪原理

    【分享】Analab研究室 四级杆质谱仪原理

    Analab研究室 四级杆质谱仪原理虚拟实验室[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/05/200805161531_89685_1627719_3.jpg[/img][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=89686]四级杆质谱仪原理[/url]

  • 【讨论】单四级杆跟3四级杆的区别?

    今天跟同事讨论到[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url](单四级杆)的原理,开始我说这个只能做准分子离子的,因为它没有碎片离子的产生,后来翻一下资料发现其实我的说法是错误的.它也有碎裂电压,可以跟惰性气体碰撞产生碎片的.原以为3四级杆的定性能力更好,因为可能有更多的碎片离子.现在有些迷糊了,呵呵,请各位指教~~~

  • 四级杆系统为什么一定要用射频电压

    [font=&][size=18px]质谱仪中四级杆的工作原理是根据平面四杆机构的运动原理确定的。   平面四杆机构杆长之和条件:平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。在四杆机构中,如果某个转动副能够成为周转副,则它所连接的两个构件中,必有一个为最短杆,并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。 在有整装副存在的铰链四杆机构中,最短杆两端的转动副均为周转副。此时,如果取最短杆为机架,则得到双曲柄机构;若取最短杆的任何一个相连杆为机架,则得到曲柄摇杆机构;如果取最短杆对面构件为机架,则得到双摇杆机构。如果四杆机构不满足杆长条件,则不论选取哪个构件为机架,所得到机构均为双摇杆机构。[/size][/font]

  • 【原创大赛】四级杆扫描顺序的实验考查和推想

    【原创大赛】四级杆扫描顺序的实验考查和推想

    四级杆扫描顺序的实验考查和推想前几天看到论坛里面GCMS关于四级杆扫描顺序问题的讨论,即四级杆扫描时,是按照质量数从低到高运行还是从高到低运行。好像只有高手们才能给出回答。好像如果不太了解四级杆电路和控制原理的话,不太好解决这个问题。最好的办法是有合适的电气测量仪器,比如示波器之类的仪表,去测量实际工作中的四级杆。这些操作对于实际的仪器操作者而言,不论是仪表还是测量方法,都是比较困难的。并且要将质谱部分完全分解开,找到四级杆施加电平的测试点,去测试电压比较高的四级杆。操作也是比较复杂和不太安全的。想起原先读书的时候,有一本化工出版社的质谱系列丛书里面,(不记得是那本书了)似乎提到类似的问题。应该可以从数据文件中考察质谱图的具体情况,来推想一下这个问题,得到初步结论。基本原理如下:对于GCMS的色谱峰而言,色谱图是由一系列的点组成。相邻的点内区间就是一次四极杆扫描的时间。如下图所示,在色谱峰前沿,例如A区间内,如果四级杆从低质量数向高质量数扫描,那么由于扫描的区间之内,实际流过四级杆的物质量已经增加,那么扫描获得的高质量数部分响应值应该比较真实值偏高。反之,在色谱峰后沿,例如B区域,高端质量数响应应该比较真实响应值偏低。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212242311_415200_1604036_3.jpg以Shimadzu的GCMS-QP2010Ultra为例,我们考察一下MS得到的数据文件。1 scan方式的数据。 先取得某色谱峰的质谱平均值,然后双击色谱峰前沿和后沿的点,和平均值比较。 结果如下 低质量数碎片 高质量数碎片 高/低平均质谱 -- 25502 --- 60580 --- 237.5%前沿 -- 20169 -- 53728 --- 266.4%后沿 -- 20445 -- 47975 --- 234.7% 可以知道,scan方式下,四级杆是从低质量数向高质量数扫描的。2 sim方式的数据 考察了一下sim方式的数据,结果不太相同。 Sim的扫描是按照分析方法中离子通道顺序来进行的。

  • 请教四级杆工作中的一些问题

    请教四级杆工作中的一些问题

    看安捷伦的资料,其中有一段话“四级杆是镀有一薄层金的熔融二氧化硅(石英)管。四个双曲面形成质量选择所必需的复杂电场。将相反段连接一起;将相邻段进行电隔离。一对加上正电压,另一对加上负电压。在这两对上使用直流电 (DC) 和射频 (RF) 的复合信号。射频电压的大小决定了通过质量过滤器到达检测器的离子的质荷比。直流电压与射频电压的比值决定了解析度(质量峰的宽度)。”这段话中有几个问题不明白:1.正极杆和负极杆在工作过程中,是否会极性互换??还是说极杆的极性一直恒定?2,从马绍方程的稳定图可以看出,进行质量过滤时,U和V是需要同时改变的,上面说“射频电压的大小决定了通过质量过滤器到达检测器的离子的质荷比”,对这句话真的不是很明白?http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/default/emyc1010.gif请大家多多指教~~·~

  • 求助-四级杆低质量截止效应

    最近在了解四级杆质谱的原理,看到有介绍说四级杆纯RF模式下低质量数不在稳定区会有低质量数截止 LMCO效应,但是找了很多资料都没有详细解释,有木有大神来帮我解释一下低质量截止效应的原理以及在使用中的影响啊

  • 单四级杆与三重四级杆有何不同?

    单四级杆与三重四级杆有何不同?三重的可以做MS-MS,如果只从聚焦来讲三重其实是个双四级杆,而单的不能做MSMS.没有只有双四级杆的仪器,至少现在还没有.单四级杆也可以实验MSMS,可以通过源内CID实现。单四极杆碎片较少,定性信息不如三重四极杆。三重四极杆,实际上起碎片作用的是两重,中间那个是起碰撞诱导作用。它能产生较多的碎片,定性比单杆要好。而且相对于离子阱而言,虽然定性要差一点,但定量能力超过离子阱。两种仪器满足了不同类别的需求,各自有服务领域。比如化合物合成,定性,用SQ足以,另有紫外、核磁辅助。做个简单组分定量,面积归一法,DAD配SQ,就满足需求。单四级杆并不是毫无用武之地。总的来说,单级四级杆能够满足日常检测需求,三重四级杆成本更高,反而使用效率很低,据了解,多数企业实验室购买了三重四级杆,却只用到了MRM扫描模式的功能,其他就连基本的母离子扫描,子离子扫描,中性丢失等功能,也很少用到。

  • 质谱中的三重四级杆原理

    三重四极杆是质量分析器的一种。由三个依次串联的四极杆组成,其中第一个四极杆(Q1)和第三个四极杆(Q3)用作质量过滤器,第二个四极杆(Q2)用作离子碰撞室。具有质量扫描功能和串联质谱功能。  物质气化后以分子状态进入质谱仪后,经过灯丝发射的电子轰击后,成各种不同的碎片,有的是只掉了一个H,有的是掉了一个基团,有的成为更小的碎片,各种各样的,然后这些碎片进入四极杆后,四极杆通过不同的电的方向变换,这些碎片在通过四极杆时,由于碎片的质量和所带的电核不同(质荷比)所以,也随着四极杆电的方向变换而改变前进方向,带电碎片到达终点(接收端)的时间不同,质荷比太小或太大的带电碎片它们的方向变换也会过快或过慢(这个可以设置)会撞到四极杆而不能被检测,中间的碎片会按质荷比由小到大的顺序先后到达接受端,而被检测到。  当极杆上的电压被指定时,质量过小的离子会受到很大的电压影响,从而进行非常激烈的震荡,导致碰触极杆失去电荷而被真空系统抽走;质量过大的离子因为不能受到足够的电场牵引,最终导致碰触极杆或者飞出电场而无法通过质量选择器。四级杆系统对于高频电压的需求,在四级杆质谱的核心供电系统中通常不使用磁芯,而使用空气芯变压器以便保证电路对于高频射频的响应。早期的起震元器件采用电容-电感-三极管的自激振荡方式(美国乔治亚州的THS公司生产的质谱依然采用此系统)。  随电子技术的发展,震荡源多采用电压控制振荡器(Voltaged Controlled Oscillator, VCO)或采用直接数字合成(Direct Digital Synthesis, DDS)方式。

  • 简述四级杆质量分析器原理

    质量分析器是依据不同方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开的仪器,是质谱仪的重要组成部件,位于离子源和检测器之间。质量分析仪器主要包括单聚焦质量分析器、双聚焦质量分析器 、四极杆质量分析器 、离子阱质量分析器、傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR) 以及飞行时间质量分析器(TOF)。  四极杆质量分析器是由四根平行的圆柱形金属极杆组成,相对的极杆被对角地连接起来,构成两组电极。在两电极间加有数值相等方向相反的直流电压Ude和射频交流电压Urf。四根极杆内所包围的空间便产生双曲线形电场。从离子源入射的加速离子穿过四极杆双曲型电场中,会受到电场作用,只有选定的m/z离子以限定的频率稳定地通过四极滤质器,其它离子则碰到极杆上被吸滤掉,不能通过四极杆滤质器,即达到"滤质"的作用。碎片离子的共振频率与四支电极的频率相同时,才可通过电极孔隙到达检测器,改变扫描频率可使不同质荷比的离子通过。实际上在一定条件下,被检测离子(m/z)与电压呈线性关系。因此,改变直流和射频交流电压可达到质量扫描的目的,这就是四极滤质器的工作原理。由于四极滤质器结构紧凑,体积小,扫描速度快,适用于色谱-质谱联用仪器。  优点:  四极杆质量分析器是一种无磁分析器,体积小,重量轻,操作方便,扫描速度快,分辨率较高,适用于色谱—质谱联用仪器。

  • 单四级杆与三重四级杆比较?

    看到以前的一个帖子如下;原文由 xue2009(xue2009) 发表:原文由 netsking(netsking) 发表:三重四级杆与单四级杆的结构不一样.三重的可以做MS-MS, 如果只从聚焦来讲三重其实是个双四级杆, 而单的不能做MSMS.没有只有双四级杆的仪器, 至少现在还没有.单四级杆也可以实验MSMS,可以通过源内CID实现这样来实现的,无法避免源内跟子离子质荷比一样的背景离子的干扰吧,其实还是一种选择离子模式结构上确实有很大差别,目前我们公司就有几套三重四级杆和单四级杆,但是我想知道单四级杆和三重四级杆在应用上是否有很大的差别呢?就实用性上及应用范围来讲,他们是否都可以满足检测需求?单四级杆是否会被取代?大家是否用过这两类仪器?是否可以分享下心得啊,不胜感激!谢谢!

  • 【求助】四级杆质谱检测

    四级杆质谱仪是通过质量过滤后,怎么通过检测器来得到每种气体的含量的?是不是质谱仪在每次的分析时间中,会把样气中的每种气体都要分析出来,然后计算出它的比值,从而得到每种气体的含量的?能否介绍一下过滤后检测原理的详细过程?

  • 预四级杆的作用

    各位朋友知道热电去年新出的质谱吧,那个分段四级杆,分段的意思是不是就是在主四级杆前后加个预四级杆啊?原来的不是已经有个弯曲预四级杆了,后边等于是又多个预四级杆,起什么作用呢

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