极杆质谱原理和技术
四极杆飞行时间质谱仪原理
四极杆飞行时间质谱仪原理
四极杆飞行时间质谱仪是一种常用于质谱分析的仪器。
其原理基于带电粒子在磁场中受到洛伦兹力以及电场力的作用，从而确定粒子的质量和电荷比。
该仪器由四根平行排列的金属杆（四极杆）组成，杆之间存在一定的电势差，形成一个电场。
在四极杆的两端还有一个均匀的磁场作用，形成一个向前加速粒子的区域。
当带电粒子进入仪器后，首先会在电场中加速，并沿着四极杆飞行。
同时，磁场会对粒子施加一个垂直于杆的洛伦兹力，使其偏离原来的路径。
由于电场和磁场力的施加方向不同，使得粒子在四极杆内做着动态的偏转运动。
根据四极杆飞行时间质谱仪的工作原理，可以将不同质量和电荷比的粒子分离出来。
因为不同质量和电荷比的粒子会受到不同大小的洛伦兹力和电场力的影响，从而在四极杆内拥有不同的飞行时间。
通过测量粒子飞行时间和飞行距离的关系，可以计算出粒子的质量和电荷比。
四极杆飞行时间质谱仪在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用来分析和鉴定各种物质的成分和结构，包括有机化合物、无机离子、生物大分子等。
同时，该仪器还可以进行质量测定、同位素分析以及反应动力学等研究。
总结起来，四极杆飞行时间质谱仪的工作原理是基于带电粒子在电场和磁场的共同作用下进行运动，通过测量粒子的飞行时
间来确定其质量和电荷比。
这种仪器具有高分辨率、高灵敏度和广泛的应用领域。
三重四极杆质谱原理
三重四极杆质谱原理
三重四极杆质谱原理是质谱仪中常用的一种工作模式，通过三个四极电场作用下的粒子筛选，实现对样品中不同离子的质荷比的分离和检测。
质谱仪中的三重四极杆由三根平行排列的四极电极组成，其中两个电极被称为焦点极，另一个电极被称为偏转极。
其中一个焦点极上施加一定的射频电压，在偏转极上施加直流电压，通过调节这些电压可以改变质谱仪的分辨率和灵敏度。
在质谱仪工作时，离子束经过入口孔进入四极杆，先经过第一个焦点极的筛选，只有符合特定质荷比范围的离子才能通过。
然后，通过调节射频电压和直流电压，使通过的离子束重新聚焦。
接着，离子束通过偏转极的筛选，根据离子在偏转极上的轨迹来区分不同质荷比的离子，并最终到达检测器进行电流检测。
通过调节焦点极、偏转极的电压和频率，可以控制通过离子束的特定质荷比离子的种类和数量，实现对样品中离子的分析和检测。
三重四极杆质谱原理可广泛应用于各种离子分离和质谱分析的领域。
四极杆质谱原理和技术
四极杆质谱原理和技术
四极杆质谱的原理基于电离和偏转粒子的运动方程。
在四极杆内部，
外加一个射频电场和一个静电场，可以控制离子的运动方向。
当离子在四
极杆内运动时，它们的轨道半径将与质荷比有关，而轨道周期则与质量有关。
通过改变电场频率和离子荷质比，可以确保不同质量的离子在同一个
区域内共振。
四极杆质谱的技术主要有两种：直接轨道测量（Direct Detection）
和间接轨道测量（Indirect Detection）。
直接轨道测量基于从多个离子
团中收集信号，通过傅立叶变换来获取质谱图。
这种方法具有高时间分辨率，并可以用于测定短寿命离子。
间接轨道测量基于共振电磁辐射的检测，可以通过观察离子的激发基态和离激发态之间的转变来测量质谱。
四极杆质谱具有许多优势。
首先，它具有极高的质量分辨率。
由于离
子荷质比的准确控制和高精确度的离子激发频率测量，可以实现超过一百
万的分辨率。
其次，四极杆质谱可以同时测量多个离子，从而提高了分析
速度。
另外，该技术对离子的动能分布不敏感，因此可以用于分析温度较
高的样品。
总之，四极杆质谱是一种高分辨质谱技术，通过控制离子的运动方程
来实现离子质量的测定和结构解析。
其原理基于离子在电场中的运动规律，并通过傅立叶变换或共振辐射的检测来获得质谱图。
该技术具有高分辨率、高速度和对动能分布不敏感等优势，广泛应用于生物医学、环境科学和化
学等领域。
thermo三重四级杆质谱
thermo三重四级杆质谱
热力学三重四级杆质谱（Thermo Triple Quadrupole Mass Spectrometry）是一种常用的质谱技术，用于分析和鉴定化合物的
组成和结构。
下面我将从多个角度对该技术进行全面的回答。
热力学三重四级杆质谱是一种基于四级杆质谱仪的仪器。
它由
三个四极杆（quadrupole）组成，其中两个四极杆用于选择和传输
离子，另一个四极杆用于进行碰撞诱导解离（CID）或者多级质谱（MSn）实验。
这种配置使得热力学三重四级杆质谱具有更高的选择
性和灵敏度，可用于复杂样品的分析。
热力学三重四级杆质谱的工作原理是通过施加交变电压和直流
电压在四极杆中产生稳定的离子轨道。
样品分子在离子源中被电离
产生离子，然后通过离子传输界面进入四极杆。
在四极杆中，只有
特定质量/电荷比（m/z）的离子能够通过，其他离子会被过滤掉。
通过调节四极杆的电压和频率，可以选择性地传输特定的离子到下
一个四极杆或进行解离实验。
热力学三重四级杆质谱在许多领域中得到了广泛的应用。
例如，在生物医学研究中，它可以用于药物代谢研究、蛋白质分析和生物
标志物的检测。
在环境科学中，它可以用于分析水和土壤中的有机污染物。
在食品安全领域，它可以用于检测食品中的农药残留和添加剂。
此外，热力学三重四级杆质谱还可以用于药物筛选、毒理学研究、石油化工和环境监测等领域。
总结起来，热力学三重四级杆质谱是一种高级的质谱技术，通过多级杆的配置和调节，实现了更高的选择性和灵敏度。
它在许多领域中被广泛应用，为化合物的分析和鉴定提供了可靠的手段。
三重四极杆串联质谱
三重四极杆串联质谱一、三重四极杆串联质谱的原理三重四极杆串联质谱是一种基于离子激发和离子分析的技术。
它由三个四极杆组成，每个四极杆都具有一个电场和一个磁场，可以对离子进行加速、分离和聚焦。
首先，样品通过离子源产生离子，然后进入第一个四极杆，通过调节电场和磁场来筛选离子。
接着，离子经过激发，激发成不稳定的离子态，然后再进入第二个四极杆进行进一步的分离和筛选。
最后，离子进入质谱仪进行质谱分析，得到样品的质谱图谱。
二、三重四极杆串联质谱的应用三重四极杆串联质谱在化学、生物和医药领域有着广泛的应用。
在化学领域，它可以用于分析复杂的有机化合物、无机化合物和高分子化合物，如蛋白质、DNA和RNA。
在生物领域，它可以用于分析生物样品的代谢产物、蛋白质组学、脂质组学和糖类组学。
在医药领域，它可以用于药物分析、代谢物分析和药物代谢动力学研究。
此外，三重四极杆串联质谱还可以结合其他分析技术，如色谱和电泳，进行多维分析，提高分析的灵敏度和分辨率。
三、三重四极杆串联质谱的发展趋势随着科学技术的不断发展，三重四极杆串联质谱也在不断改进和创新。
一方面，质谱仪器的灵敏度和分辨率不断提高，可以检测到更多的化合物和离子。
另一方面，质谱数据处理和分析的软件也不断升级，可以更方便地进行质谱数据的解释和应用。
此外，随着生物技术和医学技术的快速发展，三重四极杆串联质谱将会更多地应用于生物医学研究和临床诊断。
总之，三重四极杆串联质谱是一种重要的分析技术，它具有高灵敏度、高分辨率和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断进步，三重四极杆串联质谱将会在化学、生物和医药领域发挥越来越重要的作用。
希望本文对读者对三重四极杆串联质谱有更深入的了解，并对相关研究和应用提供帮助。
四极杆质谱原理
四极杆质谱原理
四极杆质谱仪是一种常见的质谱仪，它的原理基于离子在电场和磁场中的运动。
以下是四极杆质谱仪的基本原理：
1. 离子产生：首先，将待分析的样品送入离子源，在离子源中样品被离子化，产生带正电荷或负电荷的离子。
2. 离子聚焦：产生的离子通过离子导入系统进入四极杆质量分析器。
四极杆由四根平行的金属杆组成，它们之间施加有射频电压和直流电压。
射频电压产生的电场使离子在四极杆中振动。
3. 质量分离：在四极杆中，离子的运动受到电场的影响，只有特定质量的离子能够通过四极杆的稳定区域，并到达检测器。
不同质量的离子具有不同的振动频率，因此可以通过调节射频电压的频率来选择特定质量的离子通过四极杆。
4. 离子检测：通过四极杆的离子最终到达检测器，检测器将离子转化为电信号，并将其放大和记录下来。
5. 数据分析：获得的离子信号经过计算机处理和分析，可以得到样品中各种离子的质量、丰度和相对比例等信息，从而实现对样品的定性和定量分析。
四极杆质谱仪具有高灵敏度、高分辨率、快速分析等优点，广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域的分析和研究。
四极杆质谱原理
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 。
[1]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。
质量稳定区间函数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。
[3]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。
四极杆质谱仪
四极杆质谱仪：介绍、原理及优劣势的专业技术知识点分析报告一、引言四极杆质谱仪是质谱分析中常用的一种仪器，具有较高的灵敏度和分辨率，被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。
本文将详细介绍四极杆质谱仪的原理、结构、优劣势以及应用场景，帮助读者更好地理解和使用这种仪器。
二、四极杆质谱仪介绍四极杆质谱仪主要由离子源、四极杆质量分析器和检测器组成。
离子源的主要作用是将样品电离产生带电粒子，四极杆质量分析器则对离子进行筛选和聚焦，根据离子的质量数将其分离，最后由检测器检测并输出信号。
三、四极杆质谱仪原理四极杆质谱仪的原理主要是利用电场和磁场对离子进行聚焦和分离。
在电场中，离子会受到电场力的作用，沿着电场方向加速或减速。
而在磁场中，离子会受到洛伦兹力的作用，沿着垂直于电场方向的轨迹发生偏转。
通过控制电场和磁场的变化，我们可以使不同质量的离子聚焦在不同的位置上，从而实现离子的分离。
四极杆质量分析器是四极杆质谱仪的核心部件，它由四根平行金属杆组成，每两根杆组成一对，形成两个平行的电场。
在电场作用下，离子以螺旋轨迹运动，经过四极杆质量分析器时，不同质量的离子受到不同的电场力作用，导致它们的运动轨迹发生变化。
质量数越大的离子受到的电场力越大，轨迹变化也越大，从而实现了离子的分离。
五、四极杆质谱仪优劣势优势：（1）灵敏度高：四极杆质谱仪可以检测到低浓度的样品，对于微量元素的检测具有很高的灵敏度。
（2）分辨率高：通过控制电场和磁场的变化，可以实现不同质量离子的分离，分辨率较高。
（3）应用广泛：四极杆质谱仪被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。
（4）可重复性好：四极杆质谱仪的测量结果具有很好的可重复性，有利于实验结果的比较和分析。
劣势：（1）对样品有一定要求：对于某些难以电离的样品，四极杆质谱仪可能无法得到准确的测量结果。
（2）仪器成本高：四极杆质谱仪的价格较高，对于一些实验室来说是一笔不小的投资。
质谱的前世今生-质谱技术的发展与原理介绍
质谱的发明
英国物理学家J.J.Thomson(1906年诺贝尔物理学奖获得者）在上世纪初即开展了正电荷离子束的物理学研究，并于1910年研制了世界上第一台质谱 仪 Thomson利用低压放电离子源所产生的具有高速度的正电荷离子束，通过一组电场和磁场，这时不同质荷比的正电荷离子按不同质量发生曲率不同 的抛物线轨道偏转，依次到达检测器，在感光干板上被记录下来，从而发明了质谱法
质谱应用案例
复杂基体中痕量成分的定性定量分析——二恶因检测
二恶因（Dioxins)被称为“世纪之毒”，除了其具有很强的急毒性外，因其化学 结构非常稳定，不易代谢，人体吸收后会残留在体内，中长期累积可导致癌变。
二恶因的来源及危害： 金属冶炼，汽车尾气，焚烧生产，世界上几乎所有媒介上都被发现有二噁英。这些化合物聚积最严重的地方是在土壤、沉淀
联用类型
为了分析更为复杂的样品，TOF常常与四极杆联用，即为Q-TOF。Q-TOF的MSe模式可在一次分析中对所有进入质谱的离子 化合物进行质量数的采集，并对所有离子化合物的碎片离子进行质量数的采集，因此可对样品进行全面的数据采集，适合用于 蛋白质组、代谢组等组学的研究。
与MALDI源联用，组成的MALDI-TOF或MALDI-TOF/TOF可用于鉴定化合物的质量数，或者定性分析基质较为简单的样品。
从上世纪40年代开始，质谱广泛用于有机物质分析； 1966年，M.S.B，Munson和F.H. Field报到了化学电离源（Chemical Ionization，CI），质谱第一次可以检测 热不稳定的生物分子； 到了80年代左右，随着快原子轰击（FAB）、电喷雾（ESI）和基质辅助激光解析（MALDI）等新“软电离”技 术的出现，质谱能用于分析高极性、难挥发和热不稳定样品后，生物质谱飞速发展
四极杆质量分析器原理
四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。
2.等电势面是一个马鞍面。
3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。
4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。
第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。
3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法
超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法一、概述在当今的科学研究和工业生产中，高分辨质谱技术已经成为一种非常重要的分析方法。
它不仅可以用于大分子的结构鉴定和分析，还可以用于微量成分的检测和定量分析。
超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法作为一种新兴的高分辨质谱分析技术，具有很高的分辨率和灵敏度，受到广泛关注。
在本文中，将介绍该技术的原理、应用及发展前景。
二、原理超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法的原理主要包括超高效液相色谱、四极杆质谱和静电场轨道阱质谱三部分。
1. 超高效液相色谱（UHPLC）是一种高分辨率、高灵敏度的液相色谱技术，它通过使用亚毫米级的柱内粒子和高压泵，能够大大提高分离效率和分析速度。
2. 四极杆质谱是一种广泛应用的成熟质谱分析技术，它通过四个电极产生交变电场，对离子进行筛选和分析。
3. 静电场轨道阱质谱是一种高分辨率、高灵敏度的质谱分析技术，它通过静电场将离子束限制在一个稳定的轨道上，以便进行准确的质量测定。
三、应用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法在许多领域都有着重要的应用价值，例如医药、食品安全、环境监测等。
1. 医药领域：该技术可以用于药物代谢动力学研究、天然产物的结构鉴定和药物残留的检测。
2. 食品安全领域：该技术可以用于食品中农药、兽药残留的检测、食品添加剂的分析及食品成分的定量分析。
3. 环境监测：该技术可以用于大气、水体和土壤中微量有机物和无机物的分析与检测。
四、发展前景随着分析技术的不断发展，超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法也在不断完善和提高。
未来，预计该技术将在分析速度、分辨率、灵敏度和样品通量方面都会有显著的提升。
1. 提高分辨率：通过优化仪器结构、信号处理算法等手段，提高分辨率，实现更为精准的分析。
2. 提高灵敏度：改进离子传输和捕获方式，提高仪器的灵敏度，能够对更小浓度的物质进行分析。
3. 提高分析速度：通过改进柱子材料、优化流动相等手段，提高分析速度，实现更为高效的分析。
四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用
四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用随着科学技术的不断进步，液相色谱质谱联用技术在生物医药、环境监测和食品安全等领域得到广泛应用。
其中，四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术，作为一种高效、高灵敏度的分析手段，受到了广泛关注和应用。
本文将介绍四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术的基本原理、应用特点以及发展趋势。
一、四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术的基本原理四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术是将色谱与质谱相结合的一种分析方法。
其基本原理是通过色谱技术分离混合物中的化合物，并将其引入质谱仪进行分析。
具体步骤包括：首先将样品通过柱前处理装置引入色谱柱进行分离；然后将色谱柱的洗脱物引入质谱仪进行离子化并进行质谱分析。
四极杆-静电场轨道阱质谱的工作原理是利用静电场力与四极杆场力的叠加作用来对离子进行轨道运动，从而实现离子的分析与检测。
通过运用这一技术，可以实现对样品中微量成分的高灵敏度检测，实现了对复杂混合物的高效分离和定量分析。
由于四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱的高灵敏度和高分辨率，可以实现对样品中各种化合物的准确鉴定和定量分析。
二、四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术的应用特点1. 高灵敏度：四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术具有非常高的检测灵敏度，可以对样品中微量成分进行快速检测和分析，尤其适用于生物药物研究和生物标志物的测定。
2. 高分辨率：该技术对样品中成分的分辨率非常高，可以实现对复杂混合物中化合物的准确鉴定和定量分析，对于复杂样品的分析具有很大的优势。
3. 多元化分析：四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术可以实现对多种化合物的同时分析，大大提高了分析效率和工作效率。
4. 可靠性强：该技术具有良好的稳定性和可靠性，能够在复杂样品的分析过程中保持高分辨率和高灵敏度。
5. 应用广泛：四极杆-静电场轨道阱高分辨液相色谱质谱联用技术在生物医药、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用前景，为相关领域的研究和实践提供了重要的技术支持。
质谱部件：四极杆分析器的原理与应用
四极杆分析器四极杆分析器是四极杆质谱的核心。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
四极杆是由四根精密的棒状电极分别施加两组高频高压射频信号组成的电场分析器双曲面四极杆四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1、沿着x 和y 轴对称2、等电势面是一个马鞍面3、（0，0）点电势为0V ，而且是等电势马鞍面的鞍点4、带电粒子在其中受到的x 方向的作用力与粒子和x 轴的距离成正比，这是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x 或者y 的方向具有像弹簧一样回覆力，可以拴住离子的运动范围。
由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r 0的2倍加工，并且长度一般在r 0的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
HP 公司早期的合金双曲面四极杆（HP5970 GCMS ）目前，安捷伦公司的1997年以后的四极杆质谱仪均采用了石英镀金双曲面的四极杆（毕竟投资非常巨大，他们不会随便放弃的）；Finnigan 公司的TSQ 质谱中也采用了不锈钢的双曲面四极杆。
化学分析中的四极杆质谱技术
化学分析中的四极杆质谱技术化学分析是对物质组成和性质的分析和研究。
分析过程中需要同时考虑定性和定量两个方面。
四极杆质谱技术（Quadrupole Mass Spectrometry，QMS）可用于定性物质的组成和结构，也可用于定量分析。
一、四极杆质谱技术的基本原理四极杆质谱法通过将待分析的物质分子化，利用电磁场对带电粒子进行分离和筛选，最后根据原子或分子的质谱图谱进行分析。
四极杆是一种可产生电场和磁场的金属结构，通过外加电压，产生电场和磁场。
粒子在电场和磁场的共同作用下，被限制在一个特定的区域内运动，筛选出指定的质量范围内的分子。
二、四极杆质谱技术的应用场景四极杆质谱技术广泛应用于分子和元素分析领域，在生物化学、材料学、环境科学等领域都有应用。
1.生物化学领域生物化学研究中主要用于分离和鉴定蛋白质、植物激素、糖类、核酸和细胞增殖物等。
在生物医学研究中，四极杆质谱技术可以用于检测药物代谢产物、药物中毒和代谢紊乱以及肿瘤标志物等。
2.环境科学领域在环境污染物的研究中，四极杆质谱法可以用于检测有机污染物、塑料、金属和无机污染物等，如有毒有害的有机物、农药、多环芳烃等。
3.材料科学领域在材料学领域，四极杆质谱技术主要用于分析材料表面成分、气相物质成分和材料表面反应。
例如，可以用四极杆质谱法检测材料表面的有机污染物、金属元素和表面反应物。
三、四极杆质谱技术的优势1.精准度高由于其高分辨率和高灵敏度， QMS 可以较为准确地确定物质的质量、结构、组成、同核异构体等物质特性。
2.可定量分析通过利用标准物质进行定量测量，使 QMS 在定量分析和定性分析方面都具有较好的精度和准确度。
3.灵敏度高QMS 具有高灵敏度，可以检测到极少量的微量物质，其灵敏度甚至可能达到 $10^{-18}$ 的级别。
四、四极杆质谱技术的不足1.设备成本较高四极杆质谱技术的设备成本比较高，对于一些中小型实验室来说，设备购置较为困难。
2.样品制备复杂为了获得更精准的数据，样品制备的过程相对较为复杂，需要进行多层次的样品制备处理。
四极杆的原理和应用中文版
四极杆的原理和应用一、四极杆的原理四极杆是一种重要的电子元件，由四极子、集静电板和偏转电极组成。
它利用电场和磁场的相互作用来对电子束进行控制和调节，用于粒子加速器、质谱仪以及其他粒子物理实验中。
四极杆的工作原理可用以下几个方面来解释：1.电场作用：四极杆中的电场可以使电子束发生偏转。
当电子束进入四极杆中时，四极杆上的电场根据电压的变化引导电子束的路径发生扭曲。
2.磁场作用：四极杆中的磁场可以使电子束发生聚焦或分散。
当电子束通过四极杆时，磁场的强度和方向改变了电子束的轨道，在垂直方向上对电子束的束缚力产生调节作用。
3.偏转电极：四极杆中的偏转电极用于控制电子束的偏转角度和轨道。
通过改变偏转电极上的电压和极性，可以控制电子束的路径和位置。
二、四极杆的应用四极杆作为一种重要的粒子光学元件，在科学研究和工程实践中有多种应用。
以下是其中的几个主要应用领域：1. 粒子加速器四极杆广泛应用于粒子加速器中，用于粒子束的加速、聚焦和偏转。
在加速器中，通过调节四极杆的电场和磁场，可以精确控制粒子束的轨道，使粒子束达到所需的能量和运动状态。
2. 质谱仪四极杆作为质谱仪中的关键元件，用于分离和筛选不同质量的离子。
通过改变四极杆的电压和磁场，可以选择性地将指定质量的离子束引导到检测器中，实现对离子的分析和测量。
3. 真空系统四极杆也被广泛应用于真空系统中，用于控制粒子束的传输和调节。
四极杆具有较好的真空性能和精确的调节能力，可以在真空环境中有效地实现对粒子束的操控。
4. 激光系统四极杆还可用于激光系统中，用于调节激光束的聚焦和偏转。
通过改变四极杆的电压和磁场，可以控制激光束的焦点位置和光斑大小，满足不同实验和应用的需求。
三、总结四极杆作为一种重要的电子元件，广泛应用于粒子物理、质谱学和激光等领域。
它利用电场和磁场的相互作用来对电子束进行控制和调节，在各种实验和应用中发挥着关键的作用。
深入理解四极杆的原理和应用，有助于我们更好地利用四极杆进行科学研究和工程实践。
四极杆飞行时间质谱
四极杆飞行时间质谱
四极杆飞行时间质谱（Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry，简称FT-ICR MS）是一种高分辨质谱技术，常用于分析和鉴定复杂的生物分子、有机化合物以及材料中的离子。
在FT-ICR MS中，离子首先通过一个四极杆进行离子选择和分离，然后进入一个磁场中的FT-ICR质谱仪。
在磁场中，离子受到一个恒定的磁场力和一个高频射频电场的作用。
高频射频电场周期性改变离子的运动轨道，使得离子在不同时间点达到相同位置，这被称为离子的飞行时间。
通过测量离子的飞行时间，可以计算出离子的质荷比（m/z）。
与其他质谱技术不同的是，FT-ICR MS具有非常高的质量分辨率和质量准确度，可以分辨非常接近的质荷比，并且能够提供准确的质量测量结果。
FT-ICR MS在生物医学、化学、环境科学等领域广泛应用，特别适用于复杂样品的分析和结构鉴定。
它可以用于蛋白质组学研究、代谢组学分析、有机合成中的反应监测等。
总结起来，四极杆飞行时间质谱是一种高分辨质谱技术，通过测量离子在磁场中飞行的时间来实现离子的质荷比测量，具有高分辨率和质量准确度，广泛应用于复杂样品的分析和鉴定。
液相色谱串联四极杆质谱技术
液相色谱串联四极杆质谱技术一、概述液相色谱串联四极杆质谱技术（LC-MS/MS）是一种广泛应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域的高效分离分析方法。
该技术结合了液相色谱的高分离能力和质谱的高灵敏度与特异性，能够同时实现复杂混合物中目标化合物的分离与鉴定。
本文将详细介绍液相色谱串联四极杆质谱技术的原理、实验流程及其在各领域的应用。
二、液相色谱串联四极杆质谱技术原理液相色谱法是一种以液体为流动相的分离分析技术，通过不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异实现分离。
四极杆质谱仪则利用射频电场对离子进行筛选，只有满足特定条件的离子才能通过四极杆并进入检测器，实现对目标化合物的选择性检测。
在液相色谱串联四极杆质谱技术中，液相色谱作为分离系统，将复杂的混合物分离成单一组分，随后进入质谱系统。
在质谱系统中，每个组分经过离子源被电离成离子，接着通过四极杆筛选器筛选出目标离子，最后由检测器检测并记录信号。
通过对不同组分的离子进行定性和定量分析，实现对复杂混合物中目标化合物的快速、准确检测。
三、液相色谱串联四极杆质谱实验流程1. 样品前处理：根据目标化合物性质和实验要求，选择适当的溶剂进行样品溶解或进行复杂样品的前处理，如萃取、浓缩等。
2. 液相色谱分离：将处理后的样品注入液相色谱系统，通过设置合适的流动相组成和梯度洗脱程序，使目标化合物与其他干扰物分离。
3. 质谱检测：经过液相色谱分离后的组分依次进入质谱系统，通过离子源被电离成离子，然后通过四极杆筛选器选出目标离子，最后由检测器检测并记录信号。
4. 结果解析：对实验数据进行处理和解析，获得目标化合物的定性结果和定量数据。
四、液相色谱串联四极杆质谱技术的应用1. 生物医药领域：在生物医药领域，液相色谱串联四极杆质谱技术广泛应用于药物代谢、药效研究、毒理学研究等方面。
通过对药物及其代谢产物的分离与鉴定，有助于深入理解药物的作用机制和代谢途径。
2. 环境监测领域：在环境监测领域，该技术用于检测水体、土壤、大气等环境样品中污染物和有害物质的含量。
在线四极杆同位素质谱法(gsd320)
一、概述在当今的科学研究中，同位素质谱技术被广泛应用于各个领域，尤其在地质学、天文学和生物学等领域发挥着重要作用。
在同位素质谱技术中，四极杆质谱仪是一种常见的质谱仪器，可用于对样品中的同位素进行快速、准确的分析。
上线四极杆同位素质谱法（GSD320）是一种最新的四极杆质谱仪技术，具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性的优点，被广泛应用于地球科学、环境科学、生命科学等领域的同位素研究中。
二、原理及技术特点1. 工作原理上线四极杆同位素质谱法（GSD320）是一种基于同位素质谱技术的高灵敏度分析技术。
它利用四极杆对离子进行加速、分离和聚焦，然后选择性地将特定离子传递到探测器进行检测。
通过测量不同同位素的离子流强度，可以实现对样品中同位素的定量和定性分析。
2. 技术特点（1）高灵敏度：GSD320具有高灵敏度的特点，可以对样品中微量同位素进行准确检测。
（2）高分辨率：该技术可以实现对同位素的高分辨率分析，确保分析结果的准确性和可靠性。
（3）高稳定性：GSD320的仪器性能稳定可靠，适用于长时间、连续性的同位素分析。
（4）多样化应用：GSD320不仅适用于地质样品、水样和生物样品的同位素分析，还可以用于大气、海洋等环境样品的同位素研究。
三、应用领域上线四极杆同位素质谱法（GSD320）在各个科学领域都有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 地球科学领域：GSD320可以用于地质样品中稳定同位素的分析，如岩石、矿物、地球化学环境等领域的同位素研究。
2. 生命科学领域：GSD320可以用于生物样品的同位素标记和生物地球化学研究，例如对蛋白质、DNA和RNA等生物大分子的同位素标记和追踪。
3. 环境科学领域：GSD320可以用于大气、海洋、地表水和地下水等环境样品的同位素分析，对环境变化和生态系统的研究具有重要意义。
4. 医学和药物科学领域：GSD320可以用于药物代谢动力学和生物样本中同位素的定量分析，对药物的研发和代谢机制有着重要意义。
三重四极杆质谱仪临床应用的显著价值
一、概述1.1 背景介绍在当今的医学诊断中，质谱技术已经被广泛应用于临床诊断和治疗。
而三重四极杆质谱仪作为一种高灵敏度、高准确性的质谱仪器，具有独特的优势，在临床应用中展现出了显著的价值。
1.2 研究意义本文旨在探讨三重四极杆质谱仪在临床应用中的显著价值，为医学领域的科研工作提供参考和借鉴。
二、三重四极杆质谱仪的原理与特点2.1 原理介绍三重四极杆质谱仪是一种基于物质质量与电荷比的分析仪器。
它利用电场和磁场作用下粒子的运动轨迹的特性，从而实现对质子、中子等的分析。
2.2 技术特点三重四极杆质谱仪具有高分辨率、高灵敏度、高准确性等特点，能够对样品中的各种成分进行准确、快速的分析。
三、三重四极杆质谱仪在临床诊断中的应用3.1 肿瘤标志物的检测三重四极杆质谱仪可以通过分析血清中的肿瘤标志物，实现早期肿瘤的准确诊断，对临床肿瘤科的诊断和治疗有重要意义。
3.2 药物代谢动力学研究在药物治疗中，三重四极杆质谱仪可应用于药物代谢动力学研究，对于临床用药的安全性和有效性评价具有重要意义。
3.3 生物体内代谢产物分析通过三重四极杆质谱仪对生物体内代谢产物分析，可以帮助医生了解疾病的发展规律和临床诊断，对临床诊断具有重要意义。
四、三重四极杆质谱仪在临床应用中的显著价值4.1 诊断准确性提高三重四极杆质谱仪具有高分辨率、高灵敏度等特点，能够对临床样本中微量成分进行快速准确分析，提高了临床诊断的准确性。
4.2 治疗方案优化通过三重四极杆质谱仪对药物代谢动力学的研究，可以为临床用药提供重要参考，优化治疗方案，提高治疗效果。
4.3 研究价值三重四极杆质谱仪在生物代谢产物分析中的应用，有助于医学科研人员对疾病机制的深入研究，为临床诊断和治疗提供了新的视角和方法。
五、未来展望5.1 技术进化随着科技的不断进步，三重四极杆质谱仪的性能将进一步提高，应用范围将更加广泛。
5.2 应用拓展三重四极杆质谱仪在蛋白质组学、代谢组学等领域的应用将成为未来的研究热点，为临床医学带来更多的惊喜。
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四极杆质谱原理和技术
Introduction to quadrupole MS theory & technology
徐国宾
/
杨芃原 教授
hoggyxu@
复旦大学化学系
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四极杆窗口宽度
● 如果直流强度超过 16.8% ，那么 直线的斜率会太大，不能通过稳 定区域，这时没有离子能够通过 四极杆质量分析器
● 反之，离子选择的纯度会下降，
顶点附近的其他 m/z 的离子也会 通过四极杆，四极杆的分辨力会 下降，但是总的信号强度会增 加。
实际上工作线并没有通过稳定区顶点
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四极杆质谱的基本原理
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四极杆分析器的基本要素
简单的四极杆结构示意图
● 电场分析器
● 直流电压 U
● 交流电压 V sin ωt
● 电场结构
● 四极场 quadrupolar
● 电极
● 圆柱、双曲线 ● 场半径 r0
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描述离子运动的马修方程
马修方程和离子的运动方程可以很好的对应起来
对应离子运动特征参数
Émile Léonard Mathieu （ 1835 ～ 1890 ） 法国数学家，研究了鼓的震动，给出了
微分方程和解
a 对应着直流的强度
q 对应着交流的强度
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●
● 高压射频的制作
12mm
10 ～ 1500u 高分辨的较小有机分子分析
16 ～ 20mm
1 ～ 50u 超高分辨气体分析
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四极杆长度的影响
● 四极杆原理中认为四极杆是无限 长的
● 一般采用 r0 的 30 ～ 60 倍作为 长度
● 一般的 9mm 四极杆
● 最短的有 127mm ● 最长的有 240mm ● 某些 16mm 四极杆会长达 400mm
● 四极杆越长加工越困难，但是离 子震动的次数多，分辨力越好
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四极杆预杆的作用
● 较长的四极杆难以加工 ● 四极杆的两头由于存在透镜的干
扰，电场并不符合四极场，分辨 力较低
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四极杆质谱技术
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四极杆分析器的电极
● 外形
● 双曲线 ● 圆柱面
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圆柱四极杆与双曲面四极杆的比较
● 四极场 99% 的相同 ● 加工难度
的作用力与粒子和 x 轴的距离 成正比
四极杆分析器内部的电势呈马鞍面
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离子在四极场中的运动
离子在 x 方向感受到的电场可以表示 为 这样离子受到的电场力可以表示为： 结合牛顿第二定律，加入加速度的方程： 将电场和加速度展开后，整理，可得，
2009-1 . cn
马修方程的解和稳定区
只有在稳定区内的运动形式在 空间上才是有限的——
稳定高于一切！
马修方程的稳定区
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四极杆的稳定区
● 离子需要在 x 和 y 方向都稳定才 能通过四极杆
● 稳定区上下对称
● 特殊点：
● （ 0.908 ， 0 ） LMCO ，低质量歧视
四极场的结构
● 四极场内部的电势
● 瞬间 ● 时变
四极杆分析器内部的电势呈马鞍面
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四极场的性质
● 沿着 x 和 y 轴对称 ● 等电势面是一个马鞍面 ● （ 0 ， 0 ）点电势为 0V ，而
且是等电势马鞍面的鞍点 ● 带电粒子在其中受到的 x 方向
● （0，0） Zero blast ，氢的不准确
● （ 0.706 ， 0.237 ） 四极杆工作点
四极杆的稳定区示意图
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利用稳定区筛选离子
● 目标：只让单一的 m/z 离子通过 四极杆
● 原理： mass selective instability ● 技术：（ 0.706 ， 0.237 ）
● 双曲面 > 圆柱
● 加工精度
● 圆柱 > 双曲面
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高阶场对四极杆的影响
高
阶
场 作
有效区域
用
区
Байду номын сангаас
域
四极场作用区域
● 圆柱型电极的影响
– 多一个自由度 r/ro – 传统采用 1.1487
– 实际上可以在 1.12~1.16 之间
– 四极场不纯 – 特殊的位置可以起到增
● 预杆可以延长四极杆的“有效长 度”降低边沿场的干扰 有前预杆、后预杆
四极杆的 TUNE 微调
四极杆微调电路的一部分
● 通过微调 2% 的 U 可 以调整出 20u 、 5u 、 1u 、单位分辨以及高 分辨、无通过等多种 峰宽
信 号 强 度
2009-1 V1 分辨力
四极杆的 AutoTune
● 调整每个 m/z 对应的 tune 值，使四极杆质 谱图的峰形对称、峰 强达到标准、分辨力 达到统一宽度
强灵敏度或分辨力的效 果
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四极杆粗细的影响
2 x ro 直径
用途
9000u 科研
6mm
450u 以下高灵敏度小分子分
析
8 ～ 9mm
常见的 30 ～ 3000u 有机分 子分析
● 增大四极杆直径有利于 ● 分辨力提高 ● 灵敏度提高
● 增大四极杆不利于 大质量范围的使用
● 通过 a ， q 计算 U ， V
● ● ● ●
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离子在四极杆中的稳定性
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四极杆工作曲线
Agilent5975 GCMS 的工作曲线
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