三重四级杆质谱仪原理详解
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多级质量分析——质谱/质谱方式的介绍
多级质量分析
通常通过由惰性气体分子，例如氮气，氩气或氦气，碰撞 所选择的分子离子来实现的。这个过程就是所谓的碰撞
诱 导解离（CID)。
对所得的碎片离子进行质量分析。 碎片离子被用于对原来的分子离子的结构判断。 多质谱分析可用于缩氨酸顺序，碳水化合物的结构特性，
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空间串联的多级质谱：通过QQQ质量分析器 完成
• 空间串联的多级质谱分析通过连续的质量分析器
实现，例如QQQ。
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空间串联多级质谱：QQQ
• 必须通过连续放置多个分析器来实 现空间串联的多级
质谱分析。
• 对于QQQ，每个分析器有以下单独的作用：
低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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什么是碰撞诱导解离（CID）？
这是一个通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程。
这种能量传递足以使分子键断裂和所选择的离子重排。
❖
为什么它那么重要？
在70年代初期McLafferty (JACS, 95, 3886, 1973) 论证了从离 子观测得的键断裂和重排，表明了CID是中性分子的分子 结构的典 型代表。
信息。
• 另外一个优点就是它们能够富
集离子，以提供更好的离子信号
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时间串联的多级质谱：缺点
• 缺乏三重四极杆（QQQ）类型的母离子扫描和和中性丢
失 扫描的高灵敏度。
• 因为空间电荷效应的影响，离子阱的 动态范围有限。
因为如果过多的离子积累在阱里，它们的电荷相斥会对仪 器的分辨率和定量分析造成有害的影响。
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时间串联的多级质谱: 离子阱（质谱n）
离子在离子阱中静电捕获（无线电频率场见下图） 通过改变阱里的电场，从而选择特定的离子留在阱里，
把其他的排除出离子阱。 在与惰性气体原子（氦，氩或者氮）碰撞后，所选择的离
子被激活，所产生的更大动能使它们变成碎片。 所得的碎片离子通过分析后，得到碎片离子谱图。
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选择性离子监测与全扫描对比
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三重四极杆与其他液相/质谱联用技术的比较
– 在质谱应用领域里三重四极杆是最灵敏和定量重现性 最好的仪器。
– 在质谱应用领域里三重四极杆在执行中性丢失扫描 和母子扫描模式具有最好的灵敏性和准确性。 三重四极杆不是最好的获取质谱图的仪器，平行测 量的质谱系统会更好些：
三重四级杆质谱仪原理
内容
质量分析
– 基础知识 – 质量分析器的性能特点
• 分辨率 • 准确率 • 质量范围
多级质量分析
– 什么是多级质谱？ – 多级质谱如何工作？ – 碰撞诱导解离(CID) – 采集方式
• SRM • MRM
QQQ的优点（选择性、灵敏度和速度）
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• 三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）灵敏（定性） • 三重四极杆质谱不如飞行时间质谱仪（TOF）所获取的质谱
图那么 有说服力（定性）
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质量分析器的性能特点
• 质量范围
– 不同类型质量分析器质荷比的范围。四极杆分析器典 型的扫描范围高达3000 m/z。
质量分析器的性能特点
分辨率= M/ΔM 分辨率为200时，准确率是～
2000ppm 分辨率为2500时，准确率是～
100ppm
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准确率（ppm级误差的例子）
一个质量为1000 道尔顿的化合物 1000 ± 2.0 Da (or ± 2000 ppm) 1000 ± 0.5 Da (or ± 500 ppm) 1000 ± 0.1 Da (or ± 100 ppm) 1000 ± 0.01 Da (or ± 10 ppm) 1000 ± 0.002 Da (or ± 2 ppm)
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一个单四极杆质谱仪
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四极杆质量过滤器
合成电压在两个对杆上数量是相同的，极性 是相反的。
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四极杆质量过滤器如何工作的？
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四极杆质量过滤器稳定性图表
马Байду номын сангаас稳定图
• QQQ质谱仪对于液相色谱－质谱/质谱应用来说是
权威的分析工具，特别是需要精确定量时。
• 可以通过三重四极杆质谱仪可以进行如下几类试验
：
– 子离子扫描 – 母离子扫描 – 中性丢失扫描 – 单个反应监测 – 多重反应监测
质量分析: 基本基础知识
在质量分析器里所产生的离子是根据他们的质荷比 (m/z).进行分离的
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质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素质量簇中丰度最大的离子可 能不是最低同位素质量。注意这个变化是同位素分布，它将影响你分
析的结果。
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❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
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多级质谱分析
两种型号的质谱 时间串联的质谱
空间串联的质谱
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时间串联多级质谱分析：通过离子阱质量分析器实现
时间串联多级质量分析是通过同一个分析器实现的，分 离出所需的离子，使之断裂，并分析碎片离子。
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时间串联的多级质谱：优点
• 离子阱的一个优点就是它们能
够分离出某种离子，把其他的离 子排除出离子阱。
• 被分离的离子能够通过CID的
方式变成碎片然后被测定。
• 质谱/质谱试验能快速进行。
• 离子阱允许对碎片离子和碎片
片段进行多重质谱/质谱(aka MSn)实验，以获得更多的结构
– 第一个四极杆(Q1)根据设定的质荷比范围扫描和选择所需的 离 子。
– 第二个四极杆(Q2) ，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。 在所选 择离子的飞行途中，引入碰撞气体，例如氮气等。 – 第三个四极杆(Q3)用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。
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空间串联多级质谱：QQQ
多级质量分析——质谱/质谱方式的介绍
多级质量分析
通常通过由惰性气体分子，例如氮气，氩气或氦气，碰撞 所选择的分子离子来实现的。这个过程就是所谓的碰撞
诱 导解离（CID)。
对所得的碎片离子进行质量分析。 碎片离子被用于对原来的分子离子的结构判断。 多质谱分析可用于缩氨酸顺序，碳水化合物的结构特性，
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空间串联的多级质谱：通过QQQ质量分析器 完成
• 空间串联的多级质谱分析通过连续的质量分析器
实现，例如QQQ。
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空间串联多级质谱：QQQ
• 必须通过连续放置多个分析器来实 现空间串联的多级
质谱分析。
• 对于QQQ，每个分析器有以下单独的作用：
低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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什么是碰撞诱导解离（CID）？
这是一个通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程。
这种能量传递足以使分子键断裂和所选择的离子重排。
❖
为什么它那么重要？
在70年代初期McLafferty (JACS, 95, 3886, 1973) 论证了从离 子观测得的键断裂和重排，表明了CID是中性分子的分子 结构的典 型代表。
信息。
• 另外一个优点就是它们能够富
集离子，以提供更好的离子信号
Your company slogan
时间串联的多级质谱：缺点
• 缺乏三重四极杆（QQQ）类型的母离子扫描和和中性丢
失 扫描的高灵敏度。
• 因为空间电荷效应的影响，离子阱的 动态范围有限。
因为如果过多的离子积累在阱里，它们的电荷相斥会对仪 器的分辨率和定量分析造成有害的影响。
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时间串联的多级质谱: 离子阱（质谱n）
离子在离子阱中静电捕获（无线电频率场见下图） 通过改变阱里的电场，从而选择特定的离子留在阱里，
把其他的排除出离子阱。 在与惰性气体原子（氦，氩或者氮）碰撞后，所选择的离
子被激活，所产生的更大动能使它们变成碎片。 所得的碎片离子通过分析后，得到碎片离子谱图。
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选择性离子监测与全扫描对比
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三重四极杆与其他液相/质谱联用技术的比较
– 在质谱应用领域里三重四极杆是最灵敏和定量重现性 最好的仪器。
– 在质谱应用领域里三重四极杆在执行中性丢失扫描 和母子扫描模式具有最好的灵敏性和准确性。 三重四极杆不是最好的获取质谱图的仪器，平行测 量的质谱系统会更好些：
三重四级杆质谱仪原理
内容
质量分析
– 基础知识 – 质量分析器的性能特点
• 分辨率 • 准确率 • 质量范围
多级质量分析
– 什么是多级质谱？ – 多级质谱如何工作？ – 碰撞诱导解离(CID) – 采集方式
• SRM • MRM
QQQ的优点（选择性、灵敏度和速度）
Your company slogan
• 三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）灵敏（定性） • 三重四极杆质谱不如飞行时间质谱仪（TOF）所获取的质谱
图那么 有说服力（定性）
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质量分析器的性能特点
• 质量范围
– 不同类型质量分析器质荷比的范围。四极杆分析器典 型的扫描范围高达3000 m/z。
质量分析器的性能特点
分辨率= M/ΔM 分辨率为200时，准确率是～
2000ppm 分辨率为2500时，准确率是～
100ppm
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准确率（ppm级误差的例子）
一个质量为1000 道尔顿的化合物 1000 ± 2.0 Da (or ± 2000 ppm) 1000 ± 0.5 Da (or ± 500 ppm) 1000 ± 0.1 Da (or ± 100 ppm) 1000 ± 0.01 Da (or ± 10 ppm) 1000 ± 0.002 Da (or ± 2 ppm)
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一个单四极杆质谱仪
Your company slogan
四极杆质量过滤器
合成电压在两个对杆上数量是相同的，极性 是相反的。
Your company slogan
四极杆质量过滤器如何工作的？
Your company slogan
四极杆质量过滤器稳定性图表
马Байду номын сангаас稳定图
• QQQ质谱仪对于液相色谱－质谱/质谱应用来说是
权威的分析工具，特别是需要精确定量时。
• 可以通过三重四极杆质谱仪可以进行如下几类试验
：
– 子离子扫描 – 母离子扫描 – 中性丢失扫描 – 单个反应监测 – 多重反应监测
质量分析: 基本基础知识
在质量分析器里所产生的离子是根据他们的质荷比 (m/z).进行分离的
Your company slogan
质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素质量簇中丰度最大的离子可 能不是最低同位素质量。注意这个变化是同位素分布，它将影响你分
析的结果。
Your company slogan
❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
Your company slogan
多级质谱分析
两种型号的质谱 时间串联的质谱
空间串联的质谱
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时间串联多级质谱分析：通过离子阱质量分析器实现
时间串联多级质量分析是通过同一个分析器实现的，分 离出所需的离子，使之断裂，并分析碎片离子。
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时间串联的多级质谱：优点
• 离子阱的一个优点就是它们能
够分离出某种离子，把其他的离 子排除出离子阱。
• 被分离的离子能够通过CID的
方式变成碎片然后被测定。
• 质谱/质谱试验能快速进行。
• 离子阱允许对碎片离子和碎片
片段进行多重质谱/质谱(aka MSn)实验，以获得更多的结构
– 第一个四极杆(Q1)根据设定的质荷比范围扫描和选择所需的 离 子。
– 第二个四极杆(Q2) ，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。 在所选 择离子的飞行途中，引入碰撞气体，例如氮气等。 – 第三个四极杆(Q3)用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。
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空间串联多级质谱：QQQ