質(zhì)譜基本原理

質(zhì)譜基本原理第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三主要內(nèi)容

基本原理技術(shù)指標(biāo)質(zhì)譜儀器結(jié)構(gòu)離子源質(zhì)量分析器檢測器串聯(lián)質(zhì)譜掃描模式質(zhì)譜評分標(biāo)準(zhǔn)離子阱&四極桿2第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1、基本原理3第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12units0units基本原理4第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三12units質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12units基本原理5第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三8910111213141516質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12units12units基本原理6第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三8910111213141516質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12units14units基本原理7第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三12units8910111213141516massNumberofcounts質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具基本原理8第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)譜分析法主要是通過對樣品離子質(zhì)荷比的分析而實(shí)現(xiàn)對樣品進(jìn)行定性和定量的一種方法電離裝置把樣品電離為離子質(zhì)量分析裝置把不同質(zhì)荷比的離子分開經(jīng)檢測器檢測之后可以得到樣品的質(zhì)譜圖基本原理9第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量分析器離子源四極桿作為質(zhì)量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC基本原理（以四極桿質(zhì)譜為例）10第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三2、技術(shù)指標(biāo)11第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量范圍質(zhì)量范圍是質(zhì)譜儀所能測定的離子質(zhì)荷比的范圍質(zhì)荷比：m/z質(zhì)量單位：amu或u，Da或D12第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三不同儀器： 四極桿：4000Da 離子阱質(zhì)譜：4000Da 磁質(zhì)譜：10000Da 傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀（FT-MS） 50000Da

飛行時間質(zhì)譜：無上限不同要求： 氣相色譜：800Da 液相質(zhì)譜：2000Da 生物分子：10000Da或更大質(zhì)量范圍13第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三 分辨率：分開兩個鄰近質(zhì)量峰的能力。何為分開：若兩個相鄰峰的峰谷低于峰高的10%(或5%，50%)，則認(rèn)為是分開的。

A:未分開B:部分分開C:全分開分辨差分辨較差分辨達(dá)到要求m2m1分辨率14第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三數(shù)學(xué)定義：

……(1)m1和m2代表兩個相鄰峰的質(zhì)量數(shù)

……(2)m代表某一峰的質(zhì)量，△m代表半峰寬分辨率15第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三組成整數(shù)質(zhì)量精確質(zhì)量CO2827.994914N22828.006158C2H42828.031299質(zhì)量數(shù)為28的三種分子組成的精確質(zhì)量若儀器分辨力很低，如RP=200，則對以上三個分子不能分開，混為一峰若要分開以下混合物，則必需有如下分辨力CO-C2H4:(RP)2=27.994914/(28.031299-27.994914)=770N2-C2H4:(RP)3=28.006158/(28.031299-28.006158)=1100CO-N2:(RP)1=27.994914/(28.006158-27.994914)=2490當(dāng)儀器分辨力達(dá)到770時，只能夠只分開CO-C2H4。當(dāng)儀器分辨力達(dá)到1100時，能夠分開CO-C2H4和N2-C2H4當(dāng)儀器分辨力超過2500時，三者全部分開。一般低分辨儀器在2000左右。10000以上時稱高分辨。FT-MS分辨力可達(dá)2百萬。16第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三不同儀器：磁質(zhì)譜，飛行時間質(zhì)譜儀，傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀：分辨率、線性和穩(wěn)定性好，屬高分辨質(zhì)譜儀離子阱質(zhì)譜儀：分辨率高，線性低，準(zhǔn)高分辨質(zhì)譜儀，用于判斷質(zhì)譜峰帶的電荷數(shù)四極桿質(zhì)譜儀：分辨力低，線性好，不屬于高分辨質(zhì)譜儀分辨率17第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描時間色譜峰的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目和峰寬以及掃描時間有關(guān)較短的掃描時間，可以獲得良好的峰型，但是不利于信號采集較長的掃描時間，有助于信號采集，但是峰型不好峰型和信號，二者需折衷考慮18第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三高斯分布的色譜峰理想的高斯峰應(yīng)有35個數(shù)據(jù)點(diǎn)19第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三同一個色譜峰，但數(shù)據(jù)點(diǎn)減半高斯分布的色譜峰20第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三7個數(shù)據(jù)點(diǎn)21第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三5個數(shù)據(jù)點(diǎn)22第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)點(diǎn)－錯誤結(jié)果Illustrativedataonly23第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三Dwelltime：離子被監(jiān)測的時間在多殘留分析中，縮短dwelltime，可增加同步MRM的通道數(shù)10s的色譜峰，dwelltime＝6ms，MSMS通道時間6ms，50通道，峰的數(shù)據(jù)點(diǎn)10*1000/(12*50)>16

三重四極桿Dwelltime通道時間24第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三離子阱離子阱質(zhì)譜的分析模式Cycletime的組成

1、AGC預(yù)掃Pre-scan2、ionfilling(離子充滿)3、分離母離子和對母離子激發(fā)碰撞4、質(zhì)量分析—將離子拋出阱外檢測(只有這一步與掃描速度有關(guān)）25第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三3、質(zhì)譜儀器結(jié)構(gòu)26第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三真空系統(tǒng)樣品入口檢測器數(shù)據(jù)系統(tǒng)質(zhì)量分析器離子化方法大氣

質(zhì)譜儀器結(jié)構(gòu)27第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三真空對質(zhì)譜有何重要性？低真空高真空帶電離子檢測器檢測器氣體分子28第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三GC或LC接口

有機(jī)質(zhì)譜示意圖質(zhì)量分析器檢測器離子源PC

29第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三極性、分子量、揮發(fā)性30第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三HPLC與

GC的應(yīng)用差異31第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三4、離子源32第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三固體樣品液體樣品氣體樣品EICIAPCIMALDIESIAPPI轉(zhuǎn)化成溶液轉(zhuǎn)化成固體轉(zhuǎn)化成氣體根據(jù)待分析物的化學(xué)性質(zhì)根據(jù)待分析物的化學(xué)性質(zhì)離子源

——將待分析樣品電離，得到帶有樣品信息的離子

33第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三GCEI：電子電離源，最常用的氣相離子源，有標(biāo)準(zhǔn)譜庫CI：化學(xué)電離源，可獲得準(zhǔn)分子離子。PCI，NCILCESI：電噴霧源，最常用的液相離子源，適用于極性較強(qiáng)的化合物，可用于熱不穩(wěn)定化和物的分析APCI：大氣壓化學(xué)電離源，適用于中等極性或弱極性的小分子量化合物，尤其是含雜原子的化合物，不適合熱不穩(wěn)定或在溶液中容易電離的化合物APPI：大氣壓光電離源，適用于弱極性的化合物，如多環(huán)芳烴等MALDI：基質(zhì)輔助激光解吸電離，適合于分析生物大分子，主要與TOF聯(lián)用離子源34第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三EI：電子離子源35第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三ESI：電噴霧源36第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三噴霧針裝置噴霧室毛細(xì)管四極預(yù)桿干燥氣ESI：電噴霧源37第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三APCI：大氣壓化學(xué)電離源38第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三APPI：大氣壓光電離源39第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三5、質(zhì)量分析器40第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量分析器

——將離子源產(chǎn)生的離子按m/z順序分開并排列成譜

空間分離質(zhì)譜：四極桿質(zhì)量分析器雙聚焦分析器：分辨率高，但掃描速度慢，操作、調(diào)整比較困難，價格高時間分離質(zhì)譜離子阱質(zhì)量分析器（IT）飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）：質(zhì)量范圍寬，掃描速度快，靈敏度高傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀（FT-MS）：分辨率極高，分析靈敏度高四極桿和離子阱均屬于四極電場原理41第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三四極桿質(zhì)量分析器42第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量分析器離子源四極桿作為質(zhì)量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC43第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三雙聚焦質(zhì)量分析器44第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三離子阱質(zhì)量分析器45第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三飛行時間質(zhì)量分析器46第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三6、檢測器47第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三高能轉(zhuǎn)換打拿極檢測器48第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三一體化的檢測器Q3MultiplierPS+/-5kv49第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三7、串聯(lián)質(zhì)譜儀50第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三穿越式四極桿，MS/MS是空間串聯(lián)需要三個四極桿(三級四極桿)離子阱，MS/MS是時間串聯(lián)僅195通過僅RF電壓—所有離子通過——Ar碰撞解離掃描100-195子離子Q1Q2Q3串聯(lián)質(zhì)譜儀51第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三樣品導(dǎo)入毛細(xì)管，取樣錐、四極預(yù)桿–傳輸離子，從大氣壓到高真空狀態(tài)噴霧室-樣品霧化，離子化，去溶劑一級四極桿–

過濾母離子二級四極桿–

Ar碰撞誘導(dǎo)解離母離子三級四極桿–過濾子離子檢測器–檢測離子，產(chǎn)生質(zhì)譜信號真空泵–雙階分子渦輪泵串聯(lián)質(zhì)譜儀52第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三GC/MSEI全掃描（利血平）53第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三LC/MS/MS一級MS，ESI二級MS，ESI子離子掃描54第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三TQvs.SQ來自基質(zhì)較強(qiáng)的背景干擾2,4-MCPAMECOPROP2,4-DDICHLORPROP2,4-MCPAMECOPROP2,4-DDICHLORPROPAnalysisinSIMmode AnalysisinMRMmodeSQ:LowspecificityandpoorS/N TQ:Highspecificity&reliablequantitation

TRACEQUANTITATIONTOOL(LC/MSapplicationnote15;5ppbonionsample)55第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三為什么需要MS/MS？更多的結(jié)構(gòu)信息，適合未知化合物的結(jié)構(gòu)解析（LC/MS/MS）共流出物，相同分子量的化合物提高信噪比——〉降低檢測限提高子離子的選擇性復(fù)雜基質(zhì)樣品分析，提高定量結(jié)果的準(zhǔn)確性IonIntensityABm/zB′A′56第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三8、掃描模式57第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–FullScan（全掃描）MSModeQ1Q2Q3Fullscan(Q1)Fullscan(Q3)=scanned;=selectedm/z;blank=completetransmission可獲得豐富的譜圖信息適合未知化合物的結(jié)構(gòu)鑒定58第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–SIM（選擇離子監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Selectedionmonitoring(SIM)(Q1)Selectedionmonitoring(SIM)(Q3)=scanned;=selectedm/z;blank=completetransmission當(dāng)全掃描無法滿足靈敏度的要求時適合于基質(zhì)不是很復(fù)雜的樣品的定量分析59第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–SRM（選擇反應(yīng)監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Selectedreactionmonitoring(SRM)Selectedreactionmonitoring(SRM)=scanned;=selectedm/z;=CID60第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–MRM（多級反應(yīng)監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Multiplereactionmonitoring(MRM)Multiplereactionmonitoring(MRM)=scanned;=selectedm/z;=CIDSRM&MRM適合于較臟、基質(zhì)復(fù)雜的樣品，提高靈敏度適合于化合物結(jié)構(gòu)解析61第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三MRM掃描方式的特點(diǎn)多組分同時分析共流出物的分析母離子-子離子關(guān)系明確，定性能力強(qiáng)復(fù)雜樣品、臟樣品的分析同位素內(nèi)標(biāo)的使用可區(qū)分同分異構(gòu)體62第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三63第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–母離子掃描MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CID適合于含有相同局部結(jié)構(gòu)的不同化合物的鑒定64第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描模式–子離子掃描MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CID適合于化合物官能團(tuán)分析以及化合物的結(jié)構(gòu)解析65第六十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三掃描–中性丟失MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=scannedwithoffset;=CID適合于含某一官能團(tuán)的化合物鑒定（如含-OH，-NH2）66第六十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三幾種掃描模式所有掃描模式可通過時間編程應(yīng)用在同一個運(yùn)行方法中FullScanSIMSRMMRMPrecursorScanNeutralLoss6