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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。
四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用
四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用