質譜基本原理第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日主要內容

基本原理技術指標質譜儀器結構離子源質量分析器檢測器串聯(lián)質譜掃描模式質譜評分標準離子阱&四極桿2第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日1、基本原理3第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日質譜：稱量離子質量的工具12units0units基本原理4第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日12units質譜：稱量離子質量的工具12units基本原理5第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日8910111213141516質譜：稱量離子質量的工具12units12units基本原理6第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日8910111213141516質譜：稱量離子質量的工具12units14units基本原理7第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日12units8910111213141516massNumberofcounts質譜：稱量離子質量的工具基本原理8第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日質譜分析法主要是通過對樣品離子質荷比的分析而實現(xiàn)對樣品進行定性和定量的一種方法電離裝置把樣品電離為離子質量分析裝置把不同質荷比的離子分開經檢測器檢測之后可以得到樣品的質譜圖基本原理9第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日質量分析器離子源四極桿作為質量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC基本原理（以四極桿質譜為例）10第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2、技術指標11第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日質量范圍質量范圍是質譜儀所能測定的離子質荷比的范圍質荷比：m/z質量單位：amu或u，Da或D12第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日不同儀器： 四極桿：4000Da 離子阱質譜：4000Da 磁質譜：10000Da 傅立葉變換離子回旋共振質譜儀（FT-MS） 50000Da

飛行時間質譜：無上限不同要求： 氣相色譜：800Da 液相質譜：2000Da 生物分子：10000Da或更大質量范圍13第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日 分辨率：分開兩個鄰近質量峰的能力。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到要求m2m1分辨率14第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日數(shù)學定義：

……(1)m1和m2代表兩個相鄰峰的質量數(shù)

……(2)m代表某一峰的質量，△m代表半峰寬分辨率15第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日組成整數(shù)質量精確質量CO2827.994914N22828.006158C2H42828.031299質量數(shù)為28的三種分子組成的精確質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當儀器分辨力達到770時，只能夠只分開CO-C2H4。當儀器分辨力達到1100時，能夠分開CO-C2H4和N2-C2H4當儀器分辨力超過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2百萬。16第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日不同儀器：磁質譜，飛行時間質譜儀，傅立葉變換離子回旋共振質譜儀：分辨率、線性和穩(wěn)定性好，屬高分辨質譜儀離子阱質譜儀：分辨率高，線性低，準高分辨質譜儀，用于判斷質譜峰帶的電荷數(shù)四極桿質譜儀：分辨力低，線性好，不屬于高分辨質譜儀分辨率17第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描時間色譜峰的數(shù)據(jù)點數(shù)目和峰寬以及掃描時間有關較短的掃描時間，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，2022年，8月28日高斯分布的色譜峰理想的高斯峰應有35個數(shù)據(jù)點19第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日同一個色譜峰，但數(shù)據(jù)點減半高斯分布的色譜峰20第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日7個數(shù)據(jù)點21第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日5個數(shù)據(jù)點22第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)點－錯誤結果Illustrativedataonly23第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日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，2022年，8月28日離子阱離子阱質譜的分析模式Cycletime的組成

1、AGC預掃Pre-scan2、ionfilling(離子充滿)3、分離母離子和對母離子激發(fā)碰撞4、質量分析—將離子拋出阱外檢測(只有這一步與掃描速度有關）25第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日3、質譜儀器結構26第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日真空系統(tǒng)樣品入口檢測器數(shù)據(jù)系統(tǒng)質量分析器離子化方法大氣

質譜儀器結構27第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日真空對質譜有何重要性？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，2022年，8月28日GC或LC接口

有機質譜示意圖質量分析器檢測器離子源PC

29第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日極性、分子量、揮發(fā)性30第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日HPLC與

GC的應用差異31第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日4、離子源32第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日固體樣品液體樣品氣體樣品EICIAPCIMALDIESIAPPI轉化成溶液轉化成固體轉化成氣體根據(jù)待分析物的化學性質根據(jù)待分析物的化學性質離子源

——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，2022年，8月28日GCEI：電子電離源，最常用的氣相離子源，有標準譜庫CI：化學電離源，可獲得準分子離子。PCI，NCILCESI：電噴霧源，最常用的液相離子源，適用于極性較強的化合物，可用于熱不穩(wěn)定化和物的分析APCI：大氣壓化學電離源，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，2022年，8月28日EI：電子離子源35第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日ESI：電噴霧源36第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日噴霧針裝置噴霧室毛細管四極預桿干燥氣ESI：電噴霧源37第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日APCI：大氣壓化學電離源38第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日APPI：大氣壓光電離源39第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日5、質量分析器40第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日質量分析器

——將離子源產生的離子按m/z順序分開并排列成譜

空間分離質譜：四極桿質量分析器雙聚焦分析器：分辨率高，但掃描速度慢，操作、調整比較困難，價格高時間分離質譜離子阱質量分析器（IT）飛行時間質量分析器（TOF）：質量范圍寬，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，2022年，8月28日四極桿質量分析器42第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日質量分析器離子源四極桿作為質量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC43第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日雙聚焦質量分析器44第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日離子阱質量分析器45第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日飛行時間質量分析器46第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日6、檢測器47第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日高能轉換打拿極檢測器48第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日一體化的檢測器Q3MultiplierPS+/-5kv49第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日7、串聯(lián)質譜儀50第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日穿越式四極桿，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)質譜儀51第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日樣品導入毛細管，取樣錐、四極預桿–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碰撞誘導解離母離子三級四極桿–過濾子離子檢測器–檢測離子，產生質譜信號真空泵–雙階分子渦輪泵串聯(lián)質譜儀52第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日GC/MSEI全掃描（利血平）53第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日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，2022年，8月28日TQvs.SQ來自基質較強的背景干擾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，2022年，8月28日為什么需要MS/MS？更多的結構信息，適合未知化合物的結構解析（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雜基質樣品分析，提高定量結果的準確性IonIntensityABm/zB′A′56第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日8、掃描模式57第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–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構鑒定58第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–SIM（選擇離子監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Selectedionmonitoring(SIM)(Q1)Selectedionmonitoring(SIM)(Q3)=scanned;=selectedm/z;blank=completetransmission當全掃描無法滿足靈敏度的要求時適合于基質不是很復雜的樣品的定量分析59第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–SRM（選擇反應監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Selectedreactionmonitoring(SRM)Selectedreactionmonitoring(SRM)=scanned;=selectedm/z;=CID60第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–MRM（多級反應監(jiān)控）MSModeQ1Q2Q3Multiplereactionmonitoring(MRM)Multiplereactionmonitoring(MRM)=scanned;=selectedm/z;=CIDSRM&MRM適合于較臟、基質復雜的樣品，提高靈敏度適合于化合物結構解析61第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日MRM掃描方式的特點多組分同時分析共流出物的分析母離子-子離子關系明確，定性能力強復雜樣品、臟樣品的分析同位素內標的使用可區(qū)分同分異構體62第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日63第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–母離子掃描MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CID適合于含有相同局部結構的不同化合物的鑒定64第六十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描模式–子離子掃描MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CID適合于化合物官能團分析以及化合物的結構解析65第六十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日掃描–中性丟失MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=scannedwithoffset;=CID適合于含某一官能團的化合物鑒定（如含-OH，-NH2）66第六十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日幾種掃描模式所有掃描模式可通過時間編程應用在同一個運行方法中FullScanSIMSRMMRMPrecursorScanNeutralLoss67