質(zhì)譜MassSpectrometry發(fā)展歷史1990年代初英國學(xué)者J.J.湯姆森制成第一臺質(zhì)譜儀第一臺商品質(zhì)譜儀:1942年早期應(yīng)用：原子質(zhì)量、同位素相對豐度以及研究電子碰撞過程等物理領(lǐng)域。1950年代：高分辨率質(zhì)譜儀出現(xiàn)，有機化合物結(jié)構(gòu)分析；1960年代末：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn)，有機混合物分離分析；促進天然有機化合物結(jié)構(gòu)分析的發(fā)展；計算機的應(yīng)用又使質(zhì)譜分析法發(fā)生了飛躍變化，使其技術(shù)更加成熟，使用更加方便。1950年代至1970年代：有機質(zhì)譜迅速發(fā)展為測定有機化合物分子量和結(jié)構(gòu)的強有力的工具。主要研究分子量小于1000Da的有機分子。1981年：出現(xiàn)了快原子轟擊質(zhì)譜，有機質(zhì)譜開始分析研究極性大、熱不穩(wěn)定的多肽和小蛋白質(zhì)等1988年：出現(xiàn)了電噴霧電離質(zhì)譜、基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜，傅立葉變換質(zhì)譜法開創(chuàng)了有機質(zhì)譜分析研究生物大分子的新領(lǐng)域。進入了生命科學(xué)的范疇。近年來質(zhì)譜與各種色譜的聯(lián)用技術(shù)發(fā)展迅速。如HPLC-ESI-MS,毛細管電泳CE-ESI-MS等，并發(fā)展了微量電噴霧電離接口技術(shù)。目前質(zhì)譜在藥檢領(lǐng)域的應(yīng)用迅速增加，原因是許多保健品、中藥制劑、食品等非法添加化學(xué)成分，需要做出鑒定，雖是中國國情使然，卻也為儀器供應(yīng)鏈創(chuàng)造了商機。一、有機質(zhì)譜的基本原理：質(zhì)譜儀原理的示意圖：進樣系統(tǒng)離子源(電離和加速，形成各種離子)質(zhì)量分析器(把不同質(zhì)荷比的離子分開)檢測器(檢測各種質(zhì)荷比的離子)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。主要過程：在極高的真空度下(10-5～10-8Torr),高能電子束(10-70eV)在離子源內(nèi)激發(fā)樣品的氣態(tài)分子，離子源內(nèi)分子由電子束作用失掉一個電子形成分子離子[M]+。由電子束獲得的能量還能使分子離子進一步裂解，生成較小質(zhì)量的碎片離子和一些中性碎片。離開離子源的所有離子都被靜電壓V加速，然后進入與運動方向相垂直,強度為H的磁場。將離子按質(zhì)荷比(m/e)分開并按質(zhì)荷比大小排列成譜圖形式。二、質(zhì)譜儀的具體組成---共六個單元1.進樣系統(tǒng)

a.探頭進樣系統(tǒng)

一般最常用的探頭有電子轟擊源直接進樣桿,快原子轟擊源直接進樣桿等。

b.儲罐進樣系統(tǒng)包括儲氣室、加熱器、真空連接系統(tǒng)及一個通過分子漏孔將樣品導(dǎo)入離子源的接口。氣體和液體樣品在不需要進一步分離時用此方式進樣，儲氣罐可加熱至200℃。此進樣方式一般用于石油工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域。

c.注射泵進樣系統(tǒng)用于ESI(電噴霧電離源)和APCI(大氣壓化學(xué)電離源）的直接進樣。d.色譜進樣系統(tǒng)用于GC-MS,HPLC-MS,CE-MS

3.質(zhì)量分析器

功能：把不同質(zhì)荷比的離子分開排列成譜，是質(zhì)譜儀的核心。不同類型的質(zhì)量分析器有不同的原理、特點、適用范圍、功能。用于有機質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器有磁式雙聚焦分析器，四極桿分析器，離子阱分析器，飛行時間分析器，回旋共振分析器等。4.檢測器檢測各種質(zhì)荷比的離子。檢測器的種類有電子倍增器、光電倍增器、平板式微通道板檢測器等。現(xiàn)用得較多的是光電倍增器，永久性地密封于其自身的玻璃真空外殼中，這樣可以保護光電倍增器在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)，無論是檢測正離子還是負離子，都能保持高靈敏度、恒定的增益和線性,并且使用壽命長達10年。平板式微通道板檢測器則用于飛行時間質(zhì)譜儀(TOF)。因為TOF作為質(zhì)量分析器是脈沖式檢測方式，離子按質(zhì)量大小以不同的飛行時間依次到達檢測器。這種平板式微通道板檢測器具有極高的靈敏度。5.計算機、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

在計算機未問世前，用反射式電流計，即被檢測的每個m/e值的離子電流作用于電流計上，電流計的發(fā)射鏡就把光束反射到光敏紙上，從而實行記錄。計算機系統(tǒng)的功能是對質(zhì)譜儀進行控制，包括對質(zhì)譜數(shù)據(jù)的采集、處理和打印。現(xiàn)有電子轟擊源(EI)的質(zhì)譜儀的均有NIST標準譜庫，譜庫中有十幾萬張標準譜圖及用于環(huán)保、農(nóng)藥、興奮劑,代謝產(chǎn)物等專用譜庫?？蛇M行譜庫檢索。高分辨質(zhì)譜儀其數(shù)據(jù)系統(tǒng)的軟件則更豐富，還能給出分子離子和其他碎片離子的元素組成及理論計算值、偏差值(百萬分之一),飽和度等其他有關(guān)信息。三、質(zhì)譜儀的主要指標

三個主要指標-質(zhì)量范圍、分辨率、靈敏度

1．質(zhì)量范圍(massrange)指質(zhì)譜儀所檢測離子的質(zhì)荷比范圍。對單電荷離子而言，就是指離子的質(zhì)量范圍。在檢測多電荷時，所檢測的離子根據(jù)其帶多少個電荷而擴展其的質(zhì)量范圍。2．分辨率(resolution)分辨率又稱之為分辨本領(lǐng)。這是質(zhì)譜儀的一個重要性能。一般規(guī)定：當(dāng)兩個峰之間峰谷的高度超過兩峰平均高度的10%時，則兩峰沒有被分開。

兩峰部分重疊

磁式質(zhì)譜儀的分辨率R的公式：

公式1

M：為可分辨的兩個峰的平均質(zhì)量△M：為質(zhì)譜儀可分辨的兩個峰的質(zhì)量差。由此可見分辨率是質(zhì)譜儀分開相鄰兩離子質(zhì)量的能力。實際測量中將此公式寫成：

R10%=×公式2

式中a為相鄰兩峰的中心距離；b為峰高5%處的峰寬；對傅里葉變換質(zhì)譜FT-ICR及飛行時間質(zhì)譜儀(TOF)而言，分辨率仍用公式1。4.質(zhì)量精度利用質(zhì)譜儀定性分析時，質(zhì)量精度是一個很重要的性能指標。在低分辨質(zhì)譜儀中，儀器的質(zhì)量指示標尺精度不應(yīng)低于±0.4質(zhì)量數(shù)。高分辨率質(zhì)譜儀給出離子的精確質(zhì)量，相對精度一般在1-10ppm。四、質(zhì)量分析器：

介紹五種不同的分析器

1．單聚焦(single-focusing)和雙聚焦(double-focusing)質(zhì)量分析器單聚焦質(zhì)量分析器--使用扇形磁場。雙聚焦質(zhì)量分析器--使用扇形磁場及扇形電場。這二種質(zhì)量分析器曾經(jīng)是有機質(zhì)譜的主體，現(xiàn)仍在繼續(xù)發(fā)揮重要作用。工作原理：在離子源中形成的各種(正)離子都被加速電壓加速，而獲得動能：

公式3

公式3中：V-加速電壓；v-離子被加速后的速度；ze-離子所帶電荷(e為電子所帶的電荷量，z為正整數(shù))；m-離子質(zhì)量。

這樣V加速電壓為定值，通過B(磁場強度)的掃描，順次記錄下各質(zhì)荷比離子的強度，從而得到所有m/z離子的質(zhì)譜圖。不同質(zhì)量的離子具有不同的軌道半徑，質(zhì)量越大，其軌道半徑也越大。這意味著磁場有質(zhì)量色散能力,可以單獨用作質(zhì)量分析器。改變加速電V(對應(yīng)離子動能的變化)，離子的軌道半徑也發(fā)生變化。當(dāng)儀器將離子的運動軌道半徑r固定后，公式5可改寫為：

公式6式中，k為一常數(shù)。這表明，離子的質(zhì)荷比(m/z)與磁場強度的平方成正比，而與加速電壓成反比。若將加速電壓固定，掃描磁場則可測出樣品分子生成的各種m/z值的離子。公式6還表明，增加磁場強度使儀器的質(zhì)量范圍增大；降低加速電壓也能達到相同目的，但儀器靈敏度有所下降。如果設(shè)法使靜磁場和靜電場這二者的能量色散數(shù)值相等，方向相反，離子在通過扇形靜電場和扇形磁場后，即達到能量聚焦。加上方向聚焦的作用，這就是“雙聚焦”。因此，扇形靜電場加扇形磁場，達到了：方向聚焦、能量聚焦、質(zhì)量色散的目的。將扇形磁場和靜電場串聯(lián)，并安排適當(dāng)?shù)碾x子光學(xué)參數(shù)，則在某點可達到方向和能量的雙聚焦。離子在方向、能量都聚焦的情況下，質(zhì)譜可達到高分辨。按離子源、靜電場分析器、磁分析器順序排列為順置型雙聚焦質(zhì)譜儀還有逆置型雙聚焦質(zhì)譜儀，其磁分析器位置在前，靜電分析器位置在后。這是最重要的質(zhì)譜/質(zhì)譜串聯(lián)結(jié)構(gòu)之一。(見圖3.倒置型雙聚焦質(zhì)譜儀幾何結(jié)構(gòu)圖)。在離子源與磁場之間的區(qū)域是第一無場區(qū)。磁場與電場之間為第二無場區(qū)，是最重要的無場區(qū)，可以設(shè)置各種碰撞室和電極，以觀察離子的碎片反應(yīng)。2．四極質(zhì)量分析器(quadrupolmassanalyzer)(quadrupolemassfilter)四極質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器是由四根棒狀電極組成，兩對電極中間施加交變射頻場，在一定射頻電壓與射頻頻率下，只允許一定質(zhì)量的離子通過四極分析器而到達接收器。圖4四極質(zhì)量分離器

當(dāng)質(zhì)荷比為m/z的離子沿z軸方向射入四極場時，其運動方程比較復(fù)雜，將其簡化為：

+（a+2qcos2ξ）x=0

馬蒂厄微分方程

+（a+2qcos2ξ）y=0

其中：

a=ω2q=ω2ξ=ωt/2方程的解非常復(fù)雜，所代表的物理意義可用a,q坐標的曲線可表示。a,q值在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的離子產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩，順利通過四極場到達檢測器；a,q值在非穩(wěn)定區(qū)的離子因產(chǎn)生不穩(wěn)定振蕩而被電極中和。操作儀器時，變化參數(shù)有U、V、ω三個。一般固定ω，a/q=U/V為常數(shù)對V進行掃描，可使一組不同質(zhì)量的離子先后進入穩(wěn)定區(qū)而被檢測。a/q值越大(掃描成的斜率越大)，在掃描線上穩(wěn)定區(qū)的質(zhì)量范圍越窄，儀器的分辨率越高。四極分析器的優(yōu)點：體積小、結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜、維護方便，操作容易。用電場無磁場，無磁滯現(xiàn)象，掃描快。四極分析器缺點：分辨率低；對較高質(zhì)量的離子有質(zhì)量歧視效應(yīng)。檢測的質(zhì)量一般在1000以內(nèi)3．離子阱(iontrap)質(zhì)譜離子阱技術(shù)是在1950年代提出的，但作為有機質(zhì)譜質(zhì)量分析器是在80年代中期以后。離子阱與四極質(zhì)量分析器相似，有選擇并儲存離子的功能。樣品的離子引入并儲存在圓形電極和一組射頻電極組成的離子盒中，改變射頻逐個拉出所有的離子。離子阱質(zhì)譜儀可作成GC和LC的檢測器，并裝配成體積小、價格低、高速掃描的新一代臺式GC/MC、LC/MS儀由三個特殊電極組成，兩個端蓋電極(end2cap)和一個環(huán)電極(ringelectrode)。在環(huán)形電極上加基礎(chǔ)射頻電壓和直流電壓；在端蓋電極上加交流補充電壓。與四極桿分析器類似，離子在離子肼內(nèi)的運動遵循馬蒂厄微分方程，也有類似四極桿分析器的穩(wěn)定圖。由離子源產(chǎn)生的離子，通過脈沖離子門進入離子阱，通過調(diào)節(jié)射頻電壓和直流電壓，離子可以穩(wěn)定地存貯在離子阱中。阱中離子的數(shù)目可通過自動增益控制（AGC）技術(shù)進行有效控制。阱中離子數(shù)目太多，會引起空間電荷效應(yīng)，導(dǎo)致電場的扭曲和整體性能的下降。離子阱中一般充入1mTorr的氦氣，它有兩個作用，一是碰撞“冷卻”降低初進入離子的動能，有效地捕獲注入的離子；二是作為碰撞氣體，從而產(chǎn)生多級MS。特定m/z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，改變端電極電壓，不同m/z離子飛出阱到達檢測器。離子阱分析器的優(yōu)點：單一的離子阱可實現(xiàn)多極串聯(lián)質(zhì)譜(MS)n，是“時間上”的串聯(lián)質(zhì)譜，因此價格相比之下要比幾個質(zhì)量分析器串聯(lián)而成的儀器要便宜很多。結(jié)構(gòu)簡單，價格低，性能價格比高。靈敏度高，比四極質(zhì)量分析器高。離子阱分析器的缺點：是與標準圖有一定差別，這是由于在離子阱中生成的離子有較長的停留時間，可能發(fā)生離子——分子反應(yīng)，故有的離子阱采用外加離子源，這樣使得離子阱在分析上得到更廣泛的應(yīng)用。4．飛行時間質(zhì)譜飛行時間質(zhì)譜儀的原理與儀器結(jié)構(gòu)非常簡單，核心部分是一個離子漂流管（drifttube）。把引入離子室的樣品分子電離后，將離子加速并通過一個空管無場區(qū)，不同質(zhì)量的離子具有不同的能量，通過無場區(qū)的飛行間長短不同，質(zhì)荷比最小的離子具有最快的速度首先到達檢測器，質(zhì)荷比大的離子則較后到達檢測器，可依次被收集檢測出來。在離子源中產(chǎn)生的離子經(jīng)電壓V加速后獲得的速度為：

公式8

式中，ze是離子的電荷，m是其質(zhì)量。經(jīng)過長度為L的漂移管到達檢測器，離子飛行需要的時間公式9

從上述二公式看出，質(zhì)量越大的離子飛行速度越小，到達檢測器所需的時間也越長。兩個質(zhì)量分別為m1和m2的離子的飛行時間之差

Δ公式10儀器的質(zhì)量分辨率可近似地由時間表示，≈公式11由此可見，提高加速電壓，使離子的飛行時間縮短，儀器分辨率就下降；而增加漂移管的長度，使離子的飛行時間增加，儀器分辨率就提高。飛行時間質(zhì)量分析器突出的優(yōu)點:一是不存在聚焦狹縫，因此靈敏度很高；二是掃描速度快，達10000張譜/s；三是測定的質(zhì)量范圍僅取決于飛行時間，可達到幾十萬質(zhì)量數(shù)，為近年來生命科學(xué)中生化大分子的研究，提供了有效分析手段但是，長時間以來一直存在分辨率低這一缺點，造成分辨率低的主要原因在于離子進入漂移管前的時間分散、空間分散和能量分散。這樣，即使是質(zhì)量相同的離子，由于產(chǎn)生時間的先后，產(chǎn)生空間的前后和初始動能的大小不同，達到檢測器的時間就不相同，因而降低了分辨率。二種技術(shù)解決辦法:(1)兩極加速技術(shù)(2)離子反射技術(shù)5．傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀(Fouriertransfomioncyclotronresonancemassspectrometer,FT-ICR)由于傅里葉技術(shù)的發(fā)展，新型的ICR-FTMS出現(xiàn)，與此同期發(fā)展的FT-IR和超導(dǎo)FT-NMR，開辟了現(xiàn)代有機結(jié)構(gòu)傅里葉譜學(xué)分析的新時代。ICR-FTMS是一種具有超高分辨率和能測定大分子量的質(zhì)譜儀器。核心是帶傅里葉變換程序(FT程序)的計算機和捕獲離子的分析室。傅里葉變換離子回旋共振(FT-ICR)的分析室是一個置于均勻超導(dǎo)磁場中的立方空腔，離子的產(chǎn)生，分析和檢測都在分析室進行。由電子束與樣品碰撞產(chǎn)生的離子，在強磁場作用下被迫以很小的軌道半徑運動，不產(chǎn)生可檢出信號。如果在發(fā)射極上加一個快速掃頻電壓，若射頻電壓的頻率正好與離子回旋的頻率相同，滿足共振條件時，離子吸收射頻能量，軌道逐漸增大，產(chǎn)生可檢出信號。這種信號是一種正弦波式的時間域信號，其頻率與離子固有的回旋頻率相同。振幅與離子數(shù)目成正比。實際測得的信號是在同一時間內(nèi)所對應(yīng)的正弦波信號的疊加，這種信號輸入計算機進行快速傅里葉變換，便可檢出各頻率成分,利用頻率和質(zhì)量的已知關(guān)系可得到正常的質(zhì)譜圖。ω=1.537x107xzB/m回旋頻率（ω）僅與磁場強度（B）和離子的質(zhì)荷比（m/z）有關(guān)傅里葉變換質(zhì)譜計的優(yōu)點：傅里葉變換質(zhì)譜儀具有分辨率高(可達100萬以上)，靈敏度高(可達pg量級)，掃描速度快和結(jié)構(gòu)簡單等特點。1．分辨率極高，商品儀器的分辨率可達1x106。在一定頻率范圍內(nèi)，只要有足夠長的時間進行采集，即可獲得高分辨的結(jié)果，不影響分辨率。2．完成多級（時間上）串聯(lián)質(zhì)譜的操作。五、電離源

介紹五種不同的電離方式1.電子轟擊源EI(electronimpactionization)是應(yīng)用最為廣泛的離子源，它主要用于揮發(fā)性樣品的電離。EI電離是用具有一定能量的電子直接作用于樣品分子，使其電離。(見圖10.電子轟擊源EI經(jīng)過示意圖)。EI源中使用的燈絲是用鎢或錸金屬材料制成的。采用絲或帶的形狀，在高真空中被電流熾熱，發(fā)射出電子。在電離盒與燈絲之間加以電壓(正端在電離盒上)，這個電壓被稱為電離電壓。電子在電離電壓的加速下經(jīng)過入口狹縫進入電離區(qū)。樣品汽化后在電離區(qū)與電子作用，一些分子獲得足夠能量后丟失一個電子形成正離子。在EI狀態(tài)下，樣品分子約有1/1000發(fā)生電離。分子離子繼續(xù)受到電子的轟擊，使一些化學(xué)鍵斷裂，或引起重排以瞬間速度裂解成多種碎片離子(正離子)。在電子轟擊下，樣品分子可能有四種不同途徑形成離子：1．樣品分子被打掉一個電子形成分子離子。2．分子離子進一步發(fā)生化學(xué)鍵斷裂形成碎片離子。3．分子離子發(fā)生結(jié)構(gòu)重排形成重排離子。4．通過分子離子反應(yīng)生成加合離子。EI源的特點：電離效率高，能量分散小，這保證了質(zhì)譜儀的高靈敏度和高分辨率。EI電離還有個特點是質(zhì)譜圖重現(xiàn)性好，并有較多的碎片離子信息，對推測未知物結(jié)構(gòu)有幫助。EI標準譜庫，大多數(shù)EI質(zhì)譜圖集或數(shù)據(jù)庫收錄在70eV下獲得的質(zhì)譜圖。缺點：對不穩(wěn)定化合物和不氣化的化合物，經(jīng)常得不到分子離子峰或得到豐度很低的分子離子峰。

2．化學(xué)電離(chemicalionization,CI)有些化合物穩(wěn)定性差，用EI方式不易得到分子離子,因而也就得不到分子量。為了得到分子量可以采用CI電離方式。CI和EI在結(jié)構(gòu)上沒有多大差別?；蛘哒f主體部件是共用的。其主要差別是CI源工作過程中要引進一種反應(yīng)氣體。此時樣品分子與反應(yīng)氣分子相比是極少的，并在一定能量的電子的作用下，反應(yīng)氣分子被電離后因離子-分子反應(yīng)產(chǎn)生一些活性反應(yīng)離子，這些離子再與樣品分子發(fā)生離子-分子反應(yīng)，使樣品分子實現(xiàn)電離。

CI電離會產(chǎn)生多種準分子離子。反應(yīng)氣有甲烷、氨、異丁烷等。以甲烷氣體為反應(yīng)氣產(chǎn)生下列反應(yīng)CH4+e→CH4+.+2eCH4

+.+CH4→CH5++CH3.CH4+.→CH3++H.CH3++CH4→C2H5++H2優(yōu)勢反應(yīng)離子CH3+,C2H5+這兩個離子的共軛堿CH4,C2H4的低質(zhì)子親和力使其成為良好的質(zhì)子供給體。M+CH5+→MH++CH4M+C2H5+→MH++C2H4由CI產(chǎn)生的準分子離子過剩的能量小，故CI屬于軟電離技術(shù)之一。準分子離子是偶電子離子，較EI產(chǎn)生的M+(奇電子離子)穩(wěn)定，因為CI沒有奇電子離子的諸多碎裂反應(yīng)，使得CI譜的準分子離子峰的強度高，便于識別。3．快原子轟擊(fastatombombardment,FAB)FAB是80年代初發(fā)展起來的一種軟電離技術(shù)。屬于二次離子質(zhì)譜，以高能量的初級離子轟擊，再對由此產(chǎn)生的二次離子進行質(zhì)譜分析。

原子槍樣品MH+Ar0/Cs+原子槍樣品MH+Ar0/Cs+FAB利用重的原子Xe或Ar，惰性氣體的原子先被電離，后被電位加速，使其有較大的動能。在原子槍(automgun)內(nèi)進行電荷交換反應(yīng)；Ar+(高動能的)+Ar(熱運動的)→

Ar(高動能的)+Ar+(熱運動的)低能量的離子被電場偏轉(zhuǎn)引出，高動能的原子則對靶物進行轟擊。把大量能量傳遞給樣品分子，電離產(chǎn)生的二次離子被引入質(zhì)量分析器中進行分析。FAB屬于軟電離，通常產(chǎn)生[M+H]+和加合離子峰。FAB源適合分析極性強、難氣化、不穩(wěn)定的化合物。有時需加入一些金屬離子，比如NaCl、KCl等，這樣會出現(xiàn)加合離子峰，便于判別分子離子峰。FAB正逐漸被其它軟電離技術(shù)所替代。因為FAB污染離子源，實驗復(fù)雜。4．基質(zhì)輔助激光解析電離(matrix-assisterlaserdesorption-ionization,

MALDI)MALDI源發(fā)展較晚，但在生物領(lǐng)域已發(fā)揮出它的重要作用。MALDI采用脈沖式的激光，在一個很微小的區(qū)域里，以極短的時間間隔(納秒級)，打在靶物上，避免樣品加熱分解。它的方法是將被測物(μmol/L級的濃度)的溶液和基質(zhì)(mmol/L級的濃度)溶液混合。蒸發(fā)溶劑，被測物質(zhì)與基質(zhì)成為晶體或半晶體。用一定波長的脈沖式激光進行照射?；|(zhì)分子能有效地吸收激光的能量，使基質(zhì)分子和樣品投射到氣相并得到電離。常用的基質(zhì)有2，5-二羥基苯甲酸、芥子酸等。MALDI特點：是碎片離子峰少，有分子離子、準分子離子及樣品分子聚積的多電荷離子。適合分析蛋白、多肽、多聚糖等生物領(lǐng)域。5.大氣壓電離(AtmosphericPressureIonisation,API)API技術(shù)是當(dāng)今質(zhì)譜界最為活躍的領(lǐng)域，它的成功發(fā)展，擴展了質(zhì)譜儀分析化合物的范圍，特別是在生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥物代謝等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。API包括了電噴霧電離(Electrospray,ESI)和大氣壓化學(xué)電離(AtmosphericPressureChemicalIonisation,APCI)兩種。它們的共同點是樣品的離子化在處于大氣壓下的離子化室中完成，離子化效率高，大大增強了分析的靈敏度、穩(wěn)定性，它們是目前最軟的離子化技術(shù)。這二種方式都可以獲得與分子離子有關(guān)的信息而得到化合物的分子量。電噴霧電離源（Electrosprayionization,ESI)的原理：

ESI技術(shù)電離過程是“離子霧化”。樣品溶液流出毛細管的瞬間，在加熱溫度，霧化氣(N2)和強電場(3-5kv)的作用下。溶劑迅速霧化并產(chǎn)生高電荷液滴。隨著溶劑分子的蒸發(fā)，帶電液滴的半徑逐漸縮小，液滴表面的電荷密度逐漸增大。當(dāng)電荷之間的排斥力足以克服表面張力時，離子向表面移動并從表面蒸發(fā)，產(chǎn)生單電荷或多電荷離子。所帶電荷的多少取決于所得的帶正電荷或負電荷的離子中酸性或堿性基團的體積和數(shù)量。通常小分子得到[M+H]+、[M+Na]+或[M-H]-單電荷離子。而生物大分子則產(chǎn)生多種多電荷離子，在質(zhì)譜圖上得到多電荷離子的峰簇。因此質(zhì)量范圍只有幾千質(zhì)量數(shù)的質(zhì)譜儀能夠檢測質(zhì)量數(shù)幾萬甚至十幾萬的生物大分子如蛋白質(zhì)、寡核苷酸等。ESI是最軟的電離技術(shù)。適合測定極不穩(wěn)定的極性化合物、如多糖、蛋白等。大氣壓化學(xué)電離(atmosphericpressurechemicalionization,APCI)的原理溶液中的樣品流出毛細管時被氮氣流霧化到加熱管中被揮發(fā)，在加熱管端進行電暈(Corona)尖端放電，電極的高壓使溶劑分子被電離，形成反應(yīng)氣等離子體。樣品分子在穿過等離子體時通過質(zhì)子轉(zhuǎn)移被電離形成[M+H]+或[M-H]-離子，并進入質(zhì)譜儀。在電暈放電電離的設(shè)計中，取樣微孔與電離反應(yīng)區(qū)之間增加了層幕氣流，避免微孔堵塞，又能使簇合離子解簇。APCI適合于弱極性小分子化合物。六．串聯(lián)質(zhì)譜(tandemMS)為了得到更多的有關(guān)分子離子和碎片離子的結(jié)構(gòu)信息，早期的質(zhì)譜工作者把亞穩(wěn)離子作為一種研究對象。所謂亞穩(wěn)離子(metastableion)是指離子源出來的離子，由于自身不穩(wěn)定，前進過程中發(fā)生了分解，丟掉一個中性碎片后生成的新離子，這個新的離子稱為亞穩(wěn)離子。研究亞穩(wěn)離子對搞清離子的母子關(guān)系，對進一步研究結(jié)構(gòu)十分有用。由于亞穩(wěn)離子形成的幾率小，亞穩(wěn)峰太弱，檢測不容易，而且儀器操作也困難，因此，后來發(fā)展成在磁場和電場間加碰撞活化室，人為地使離子碎裂，設(shè)法檢測子離子，母離子，進而得到結(jié)構(gòu)信息。這是早期的質(zhì)譜-質(zhì)譜串聯(lián)方式。隨著儀器的發(fā)展，串聯(lián)的方式越來越多。尤其是20世紀80年代以后出現(xiàn)了很多軟電離技術(shù)，如ESI、APCI、FAB、MALDI等，基本上都只有準分子離子，沒有結(jié)構(gòu)信息，更需要串聯(lián)質(zhì)譜法得到結(jié)構(gòu)信息。因此，近年來，串聯(lián)質(zhì)譜法發(fā)展十分迅速。串聯(lián)質(zhì)譜可用MS/MS表示，隨著串聯(lián)級數(shù)的增強可表示為MSn,n：表示為串聯(lián)級數(shù)。串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)點：1.選擇性更高2.檢測限更低3.譜圖質(zhì)量更好4.大大減少樣品的提純5.得到更多的結(jié)構(gòu)信息串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的用途1.微量樣品的檢測2.臟樣品的分析3.同分異構(gòu)體的區(qū)分、化合物結(jié)構(gòu)鑒定等等串聯(lián)質(zhì)譜分類：1．空間上的串聯(lián)：兩個以上的質(zhì)量分析器聯(lián)合使用，兩個分析器間有一個碰撞活化室，目的是將前級質(zhì)譜儀選定的離子打碎，由后一級質(zhì)譜儀分析。這種串聯(lián)質(zhì)譜可以完成三種掃描方式

(1)子離子掃描—第一級質(zhì)譜選擇出的某質(zhì)荷比的離子，通過碰撞室與惰性氣體(He,Ar,)等分子發(fā)生碰撞誘導(dǎo)斷裂，生成若干產(chǎn)物離子，再第二個質(zhì)量分析器測定，得到產(chǎn)物離子的質(zhì)譜圖。

(2)母離子掃描—即由第一個質(zhì)量分析器在一個選擇的質(zhì)量范圍內(nèi)掃描，按離子質(zhì)荷比的順序，依次在碰撞室中進行CID(源內(nèi)碰撞誘導(dǎo)分解)。第二個質(zhì)量分析器設(shè)置為通過某一個質(zhì)荷比的離子。通過初始離子掃描，可以知道某一個選定質(zhì)荷比的離子是由哪些母離子產(chǎn)生的。(3)中性碎片丟失的掃描—即在兩個質(zhì)量分析器之間的碰撞室進行CID(源內(nèi)碰撞誘導(dǎo)分解)。兩個質(zhì)量分析器一起掃描，保持某一質(zhì)荷比的差值，第二個質(zhì)量分析器讓第一個質(zhì)量分析器選出的某一質(zhì)荷比的離子通過。這樣，就可以檢測出若干成對的離子，它們有共同的中性碎片的丟失。下面介紹三種串聯(lián)方式：1).QQQ串聯(lián)即采用三個四極質(zhì)量分析器而以中間一個作為碰撞室，故表示為QQQ或QqQ,(其中q表示作為碰撞室)。這種串聯(lián)方式用得較多?？赏瓿缮鲜龅?1)、(2)、(3)三種操作模式的掃描，而且四級串聯(lián)質(zhì)譜完成這三種掃描方式特別簡單。2)混合式(hybrid)串聯(lián)質(zhì)譜用扇形電場質(zhì)量分析器(E)、扇形磁場質(zhì)量分析器(B)和其它質(zhì)量分析器，如用四級質(zhì)量分析器(Q)混合使用。在每一個分析器后面都有檢測器。在每二個質(zhì)量分析器之間都有碰撞室?？蛇M行多極產(chǎn)物離子的掃描，并可進行高、低能量的CID，從而獲得較全面的離子碎裂的信息。

3)采用飛行時間質(zhì)譜計作為第二個質(zhì)量分析器由于TOF能同時檢測所有質(zhì)荷比的離子，因而靈敏度高，適合用作第二級質(zhì)量分析器。2．第二類：時間上的串聯(lián)質(zhì)譜前面已介紹過的離子阱和FT-ICR就是屬于這種串聯(lián)。因為質(zhì)量分析器就只有一個，并可以達到多極(MSn)。離子阱：選擇適當(dāng)?shù)腢、V值，可選出某一個質(zhì)荷比的離子儲