三重四级杆质谱仪原理详解
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。
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。
三重四级杆气相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆气相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆气相色谱质谱联用仪是一种分析仪器，结合了气相色谱（GC）和质谱（MS）技术，用于分析复杂样品中的组分。
三重四级杆气相色谱质谱联用仪的工作原理如下：
1. 气相色谱（GC）分离：样品经过预处理后，通过进样口注
入气相色谱柱中。
然后，样品在高温条件下挥发，并通过气流带动进样口中的挥发物进入气相色谱柱。
在气相色谱柱中，样品中的成分会因为不同的亲和性而在柱上发生分离。
2. 离子化与分析：GC柱分离出的组分进入质谱部分。
首先，
离子源将分离出的化合物离子化，通常使用电子轰击（EI）或化学电离（CI）方法。
离子化后的化合物会形成离子云。
3. 气体四级杆质量分析器：离子云被引入到四级杆质量分析器中，在四级杆中通过运动激发进行质量分析。
通过调节四级杆中的偏压和交变电场的频率，只有质量-电荷比（m/z）在指定
范围内的离子可以穿过四级杆，其他离子则被排除。
4. 超过磁扇质谱仪：离子从四级杆进一步进入超过磁扇质谱仪。
在这里，离子会被分离成不同的mm/z比。
质谱仪会测量这些
离子的强度，从而得到样品中的各种成分及其相对丰度。
5. 数据分析和识别：质谱仪测量得到的数据可以通过计算机进行分析和识别。
根据谱图中离子的相对强度和m/z比，可以确定各个组分的存在和相对丰度。
通过气相色谱质谱联用仪的工作原理，可以实现对复杂样品中微量成分的快速准确分析和鉴定。
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
4
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
5
准确率（PPM级误差的例子）
6
一个单四极杆质谱仪
7
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。
8
四极杆质量过滤器如何工作的？
9
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
10
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。
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。
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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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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
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理三重四极杆液相色谱质谱联用仪是一种高性能分析仪器，它将液相色谱和质谱分析技术结合起来，能够更加敏感、准确地检测和分析物质的组成、结构和性质。
其原理主要包括三个方面：离子化、分离和检测。
在离子化过程中，样品分子首先通过电离源获得电离能量，从而产生带电离子。
常见的电离方式有电子轰击（EI）和电喷雾（ESI）等。
其中，EI适用于不易挥发的样品，能够产生非常多的碎片离子，而ESI适用于挥发性较好的样品，能够产生分子离子和阳离子等。
在离子化后，产生的离子将进入三重四极杆中进行分离。
三重四极杆是一种电场作用下的质谱分离仪器，由三个正交的四极杆组成。
其主要原理是利用不同的离子的质荷比（m/z）在杆场中具有不同的运动轨迹和稳定区域，从而将离子按照m/z值大小进行分离。
通过调节杆场电势、离子能量和气压等参数，可以实现高效、快速和准确的离子分离和检测。
最后，在分离后的离子到达检测器时，将产生电离信号和检测信号。
电离信号主要是指离子到达检测器时发生的电离造成的电流或电荷信号，而检测信号则可以是质量光谱图或离子强度信号等。
这些信号可以通过数据采集与处理系统进行展示和处理，进而得到样品的组成、结构和性质信息。
除了以上的主要原理外，三重四极杆液相色谱质谱联用仪还包括许多其他技术和方法，如小柱液相色谱（nanoLC）、多级质谱（MSn）、离子陷阱（IT）等。
这些技术和方法可以进一步提高分析的分辨率、灵敏度和特异性等，有助于更深入地了解样品的性质和特征。
总之，三重四极杆液相色谱质谱联用仪是一种能够有效分离和检测复杂化合物的高性能分析仪器。
其结合了液相色谱和质谱分析技术，能够提供高效、快速和准确的分析结果，对于许多生命科学和化学领域的研究有着重要的应用价值。
三重四级杆质谱仪原理整合完整版
三重四极杆: SRM 或MRM
多反响监测〔MRM〕
QQQ 应用
• 承受QQQ,分析者可以承受最少的样品制 备步骤。
• 常常用于少量化合物的高通量定量分析， 而 不用于大量化合物同时高通量分析。。
• 一些例子： •食品中的农药和除草剂 • 人类体液中的违禁药物 • 地表水的药物 • 生物基体中的药物
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丧失 扫描的高灵敏度。
• 由于空间电荷效应的影响，离子阱的 动态范围有限。由 于假设过多的离子积存在阱里，它们的电荷相斥会对仪器 的区分率和定量分析造成有害的影响。
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。
QQQ多级质谱：子离子扫描
• Q1选择了某一特定质量的母离子，Q2碰撞池产生碎片离 子，然后在Q3中分析。此过程产生典型的质谱质谱碎片 谱图。
第一个四极杆在选择性离子监测模式，其次个在全扫描监测模式
QQQ多级质谱：母离子扫描
• 在母离子扫描中，Q1测定母离子，Q3测定某个特定的 碎片离子，因此可在特别简单的混合物中监测某种特 定的分子。
三重四级杆质谱仪原理
内容
• 质量分析
• – 根底学问
• – 质量分析器的性能特点
•
• 区分率
•
• 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
பைடு நூலகம்
•
• SRM
•
• MRM
• QQQ的优点〔选择性、灵敏度和速度
三重四级杆质谱检测原理
三重四级杆质谱检测原理一、碰撞解离（CID）性碰撞解离（Collision Induced Dissociation，CID）是三重四级杆质谱仪中常用的离子裂解方法。
在CID过程中，选择的母离子与碰撞气体（如氮气或氩气）在高压电场作用下发生高速碰撞，这种剧烈的物理过程会导致母离子裂解，产生多个子离子。
通过对裂解的程度进行控制，可以获得具有结构信息的子离子，有助于化合物的结构解析。
二、灵敏度和速度三重四级杆质谱仪的灵敏度和速度是两个重要的性能指标。
灵敏度主要取决于离子化效率、离子传输效率以及检测器的灵敏度。
在三重四级杆质谱仪中，通过优化电离源、调整离子传输路径和采用高灵敏度检测器，可以显著提高灵敏度。
速度则取决于扫描速度和数据处理速度。
高扫描速度可以保证在短时间内获取大量数据，提高分析效率。
同时，快速的数据处理速度可以将原始数据转化为有用的信息，如化合物鉴定和定量分析。
三、量化分析三重四级杆质谱仪可以进行定量分析，其原理主要基于峰面积或峰高进行。
在质谱图中，每个化合物都会产生特定的离子峰，通过测量这些峰的面积或高，可以对其进行定量。
为了确保准确性，通常需要进行内标校正和基线校正。
四、分辨率和准确率分辨率是指仪器区分相邻两个峰的能力。
在三重四级杆质谱仪中，通过调整四级杆的扫描速度和扫描范围，可以控制峰的分离程度。
高分辨率有助于区分相近的化合物，提供更准确的定性分析结果。
准确率主要取决于仪器性能和操作者技能。
在三重四级杆质谱仪中，通过采用标准品进行校准和优化仪器参数，可以降低误差，提高定量分析的准确率。
此外，还可以利用多级质谱技术（如CID、ECD等）对目标化合物进行深度解析，提高鉴定的准确率。
五、极性切换三重四级杆质谱仪通常具有正负极性切换功能，这有助于扩大其应用范围。
通过极性切换，可以实现对不同极性的化合物进行检测。
例如，对于带有较强极性的化合物，可以选择正极性模式进行检测；对于带有较弱极性的化合物，可以选择负极性模式进行检测。
三重四级杆液相色谱质谱联用仪原理
三重四级杆液相色谱质谱联用仪原理三重四级杆液相色谱质谱联用仪（Triple Quadrupole Liquid Chromatography-Mass Spectrometry）是一种分析仪器，它通过液相色谱和质谱两种技术的结合，可以实现对复杂样品中目标化合物的分离、检测和定量分析。
三重四级杆液相色谱质谱联用仪的原理如下：1. 液相色谱（Liquid Chromatography, LC）部分：样品经过样品进样器进入色谱柱，进行分离。
色谱柱可以根据目标化合物的性质选择不同的相（如正相、反相、离子交换柱等），并通过溶剂梯度洗脱以实现化合物的分离。
分离后的化合物进入质谱部分进行进一步的分析。
2. 质谱（Mass Spectrometry, MS）部分：分离后的化合物进入质谱部分，首先经过电离源获得离子。
常用的电离方式包括电喷雾（Electrospray Ionization, ESI）和大气压化学电离（Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI）。
离子经过质量分析器进行质量选择，只有质量符合设定的目标离子才能通过。
其中，三重四级杆质谱仪中的四级杆（Quadrupole）用于对质子探测器（Proton Detector）前进的离子进行质量筛选。
通过改变四级杆的电压，可以选择不同的目标离子，实现质量选择。
3. 数据分析：离子通过质量分析器后，到达质子探测器产生信号。
这些信号可以通过数据采集系统进行采集，最终得到对样品中目标化合物的质量信息。
根据信号的大小和比例关系，可以对目标化合物进行定量分析。
通过将液相色谱和质谱技术结合在一起，三重四级杆液相色谱质谱联用仪可以充分利用两者的优势，实现对复杂样品中目标化合物的高效分离和灵敏检测。
同时，它还可以进行定量分析、结构鉴定和代谢物标识等应用。
三重四级杆质谱仪原理详解讲课文档
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
第十六页，共74页。
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
第十七页，共74页。
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。
第十八页，共74页。
❖ 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。 ❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
第五十三页，共74页。
多级质谱分析
两种型号的质谱/质谱
时间串联的质谱/质谱
QQQ多级质谱：单个反应监测(SRM)
选择某一质量的母离子，Q2碰撞单元产生碎片离子。Q3 只分析一个碎片离子。此过程产生一个简单的单个离子碎 片谱图。
第二十八页，共74页。
QQQ多级质谱：多反应监测
Q1选择某一质量的母离子，碰撞单元产生碎片离子。 Q3用于 搜寻多个选择反应监测，这就是多重反应监测（MRM）。
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
第三页，共74页。
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。
第四页，共74页。
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
三重四级杆质谱仪原理整合完整版
三重四级杆质谱仪原理整合完整版三重四级杆质谱仪（triple quadrupole mass spectrometer）是一种精密的分析仪器，采用了多个四极杆来实现质谱分析，并能够进行更加复杂的分析和定量。
本文将介绍三重四级杆质谱仪的原理，并进行详细解析。
质谱仪是一种将样品中的分子分离并根据其相对质量和相对丰度进行定量分析的仪器。
质谱仪的主要部分包括样品进样系统、离子源、质量分析器、检测器和数据处理系统等。
在质谱分析中，样品首先通过进样系统输入到离子源中。
离子源一般采用电子轰击法，将样品化合物转化为离子。
接着，离子会进入到Q1四极杆中。
Q1四极杆的主要作用是进行质量分选。
通过调节Q1四极杆中的直流电压和射频电压，只有具有特定质量荷比的离子能够通过，并进入到Q2四极杆。
Q2四极杆的主要功能是进行离子的碰撞和碎解。
在Q2四极杆中，离子会与气体发生碰撞，并进一步分解成更小的离子。
由于不同的离子具有不同的碰撞交联截面，因此可以选择性地使特定离子分解。
然后，离子会通过Q3四级杆。
Q3四级杆也具有质量分辨率的功能，可以选择性地将具有特定质量荷比的离子传递到检测器中。
在整个过程中，质量分析器会根据离子的质量和荷比将离子进行分析和检测。
最常用的检测器是离子倍增器或离子计数器。
当离子在检测器中碰撞时，会释放出电子并产生电流信号。
通过测量电流信号的大小，可以确定离子的相对丰度。
最后，数据处理系统会将电流信号转化为具体的质谱图，并进行质量定量分析。
数据处理系统还可以进行同位素检测、排除杂质以及生成报告等功能。
综上所述，三重四级杆质谱仪通过多个四级杆的组合，实现了对离子的分选、碰撞和分解，并能够进行高灵敏度和高选择性的定量分析。
它在许多领域中被广泛用于分析和定量研究。
三重四级杆质谱仪原理详解
三重四级杆质谱仪原理详解
第一步是离子化。
样品通过各种方法（如电离源的电离方法或气相色谱等）被转化为离子，通常为正离子。
离子通过离子源进入质谱仪。
第二步是传输。
离子首先进入第一个四级杆，称为Q1杆。
Q1杆内的电场和磁场作用下，只有特定质荷比的离子能够穿过四级杆，其他质荷比的离子将被过滤掉。
这种过滤作用称为质荷比选择。
过滤后的离子进入第二个四级杆，称为Q2杆。
Q2杆的作用是进一步筛选离子，使特定质荷比的离子进一步传递。
Q2杆后的离子再进入第三个四级杆，称为Q3杆。
在Q3杆内，离子可以被聚焦和加速，同时也可以与其他分子发生碰撞。
第三步是检测。
在Q3杆后的离子进入检测器，如离子倍增器或光电衰减器，完成离子的检测与计数。
根据离子的计数，可以判断样品中特定离子的含量。
综上所述，三重四级杆质谱仪采用多级四级杆结构，利用四级杆之间的电场和磁场控制离子传递，通过离子化、传输和检测三个步骤，实现了对复杂样品的定性和定量分析。
尽管其操作较为繁琐，但其高选择性和高灵敏度使其在各个领域具有广泛应用前景。
三重四级杆质谱仪原理
开发新型电离源和检测器
电离源
研究新型电离源，如大气压化学 电离源和基质辅助激光解吸电离 源，以适应不同类型样品的离子 化需求。
检测器
开发高灵敏度和高动态范围的检 测器，以捕捉更多离子信息和提 供更准确的定量分析。
实现小型化和集成化
减小体积
通过优化电子和机械部件，减小仪器体积，使其更适合于现场和便携式应用。
代谢组学研究
用于检测生物体代谢产物的变化，了解生物体的生理和 病理状态。
05
三重四级杆质谱仪的发 展趋势和挑战
提高检测灵敏度和分辨率
检测灵敏度
通过优化离子传输系统和降低检测器噪音，提高对低 浓度样品的检测灵敏度。
分辨率
采用更高级的分离技术，如双四级杆或飞行时间质谱， 提高对同位素和异构体的分辨率。
三重四级杆质谱仪原 理
目录
• 质谱仪概述 • 三重四级杆质谱仪工作原理 • 三重四级杆质谱仪的组成 • 三重四级杆质谱仪的应用 • 三重四级杆质谱仪的发展趋势和挑战
01
质谱仪概述
质谱仪的定义
总结词
质谱仪是一种能够分离和测量带 电粒子（通常是分子或原子）质 量的仪器。
详细描述
质谱仪利用电场和磁场的作用， 将带电粒子按照质量大小进行分 离，并通过对粒子的性质和数量 进行测量，确定粒子的质量。
04
三重四级杆质谱仪的应 用
在环境监测中的应用
空气质量监测
三重四级杆质谱仪能够检测空气中的有害气体、挥发 性有机化合物等，为环境监测提供准确的数据。
水质监测
用于检测水体中的有毒有害物质，如重金属、农药残 留等，确保水质安全。
在食品安全检测中的应用
食品中农药残留检测
用于检测食品中农药残留量，确保食品的安 全性。
气相色谱三重四级杆串联质谱联用仪工作原理
气相色谱三重四级杆串联质谱联用仪工作原理
气相色谱三重四级杆串联质谱联用仪是一种结合了气相色谱和质谱的分析仪器，可以用于化学物质的分析和鉴定。
它的工作原理如下：
1. 气相色谱部分：样品被注入气相色谱柱中，并通过一定的载气进行分离。
在柱上不同位置的化合物会以不同的速度被带出柱子。
2. 三重四级杆串联部分：气相色谱柱的出口与质谱部分连接。
经过等离子体或电子轰击，样品中的分子被电离为正离子，然后进入四级杆串联装置。
四个杆子按照一定的电压和频率来筛选分子。
3. 电离和筛选：通过三重四级杆，化合物的质荷比可以被筛选和分离。
杆子之间的电压和频率调节可以选择质荷比范围。
4. 检测和数据分析：经过三重四级杆筛选后，只有特定质荷比的离子会通过，并被检测器捕获。
检测器将质谱信号转化为电信号，进而通过数据采集系统转换成质谱图谱，并进行数据分析和峰归属。
通过上述步骤，气相色谱三重四级杆串联质谱联用仪可以实现对复杂混合物的分析和鉴定，具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点。
三重四级杆质谱仪原理(全)
描述质谱仪同时检测不同浓度范围离子的能力。
关键参数设置方法及影响分析
离子源参数
包括电离方式、电离能量、气体流量等，影响离子产生效率和碎 片化程度。
质量分析器参数
如扫描速度、分辨率设置等，直接影响质谱图的获取质量和速度。
检测器参数
包括增益、偏置电压等，影响离子信号的检测和转换。
优化实验条件提高分辨率和灵敏度
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质量分析器类型
01
三重四级杆质谱仪采用串联的三个四级杆质量分析器，用于筛
选和分离不同质荷比的离子。
离子筛选
02
通过调节四级杆上的直流和交流电压，形成特定的电场分布，
使得只有特定质荷比的离子能够通过。
离子分离
03
经过多级筛选和分离，不同质荷比的离子被依次传输到检测器
进行检测。
检测器信号转换与放大
01
02
03
检测器类型
常用电子倍增器或离子阱 检测器等，用于将离子信 号转换为电信号。
信号转换
离子撞击检测器表面产生 二次电子，经过多级倍增 后形成可测量的电流信号。
信号放大
通过放大器对电流信号进 行放大处理，提高信噪比 和灵敏度。
数据处理系统简介
数据采集
将检测器输出的模拟信号转换为数字信号，并进 行实时采集和存储。
随着技术的不断进步，三重四级杆质谱仪的性能将不断提升，满 足更高层次的应用需求。
应用领域持续拓展
随着新方法和新技术的开发，三重四级杆质谱仪的应用领域将持续 拓展，覆盖更多行业和领域。
智能化和自动化水平提高
人工智能和自动化技术的引入将进一步提高三重四级杆质谱仪的智 能化和自动化水平，简化操作流程和提高工作效率。
三重四级杆质谱仪原理全
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。
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
一个单四极杆质谱仪
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。
四极杆质量过滤器如何工作的？
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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。
为什么使用HPLC/MS/MS?
• 不需进行衍生化。 • 在单个分析中实现确认定量。 • 在复杂很脏的基体中的低检测限
• 提高实验室效率/产出率（使用固相萃取技术） • 更可靠和可值得信赖的测试结果。
无基体效应(土壤)
在380微升每个土壤萃取物中注射进20微升混标
酸性氯代除草剂的基本知识
• 常用于除去草地和谷类农作物中阔叶杂草 • 潜在的地下水污染物 • 公众的误用 • 需要对痕量级别定量
传统方法
• 液－液萃取 • 重氮甲烷衍生化 • 气相色谱方法和选择性检测器（例如电子捕获检测器） • 仪器二次运行确认 • 存在问题 • 溶剂的过量使用 • 问题数据的解释 • 甲基化试剂的安全关注
三重四极杆: SRM 或MRM
多反应监测（MRM）
QQQ 应用
• 采用QQQ,分析者可以采用最少的样品制备步骤。 • 经常用于少量化合物的高通量定量分析，而 不用
三重四级杆质谱仪原理详解
农药残留检测
该仪器能够检测农产品中 农药的残留量，保障食品 安全。
兽药残留检测
在肉类食品中，兽药残留 可能对人体造成危害，三 重四级杆质谱仪能够对其 进行准确的检测。
在环境监测中的应用
大气污染物监测
通过对大气中各种污染物的成分和浓 度进行分析，三重四级杆质谱仪有助 于评估空气质量。
水质监测
通过对水体中的有机物、重金属等污 染物进行分析，该仪器有助于监测水 质状况和评估水环境健康。
在四级杆质谱仪中，粒子在电场和磁场的作用下进行稳定的 运动，通过测量粒子的运动轨道和周期，可以推算出粒子的 质量和电荷状态。
离子传输系统
离子传输系统是连接离子源和四级杆质谱仪的桥梁，其主 要功能是将离子源产生的离子传输到质谱仪中，同时保证 离子的传输效率和稳定性。
离子传输系统通常采用离子光学原理，通过控制电场和磁 场的大小和方向，实现对离子的聚焦、导向和传输，以保 证离子能够稳定地进入四级杆质谱仪。
05
三重四级杆质谱仪的发 展趋势与展望
技术改进与创新
更高的灵敏度和分辨率
通过改进离子光学系统和检测器技术，提高三重四级杆质 谱仪的灵敏度和分辨率，使其能够检测更低浓度和更小的 分子。
智能化和自动化
引入人工智能和机器学习技术，实现三重四级杆质谱仪的 智能化和自动化操作，包括自动校准、自动优化和自动诊 断等功能，提高仪器的可靠性和稳定性。
真空系统通常采用机械泵或分子泵等抽气设备，将质谱仪内部的空气抽出，以降低空气分子对离子运 动的影响，保证离子的传输效率和稳定性。同时，真空系统还能够减少空气对离子的碰撞和散射，提 高离子的检测效率和准确性。
03
三重四级杆质谱仪的应 用
在药物分析中的应用
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理
三重四极杆液相色谱质谱联用仪原理三重四极杆液相色谱质谱联用仪（Triple Quadrupole Liquid Chromatography Mass Spectrometer，TQ-LCMS）是一种结合了液相色谱（Liquid Chromatography，LC）和质谱（Mass Spectrometry，MS）的分析仪器。
它由三重四极杆质谱仪和液相色谱仪两部分组成，可以进行高效的化合物分析和结构鉴定。
三重四极杆液相色谱质谱联用仪的原理是基于质谱分析技术和色谱分离技术的结合。
色谱分离技术通过不同分子间相互作用力的差异，使样品中的物质在色谱柱中进行分离。
而质谱分析技术则通过对样品分子进行离子化和质荷比（m/z）分析，得到样品的质谱图。
三重四极杆质谱仪是质谱仪的核心部分，它由三个四极杆组成。
第一个四极杆（Q1）用于进样离子化后的化合物。
通过控制Q1的电压，显性地选择特定离子种类进入下一个四极杆。
第二个四极杆（Q2）用于碎片离子的选择和分离。
第三个四极杆（Q3）用于质谱分析，同时可以对碎片离子进行筛选，控制离子流入检测器。
质谱仪通过不断地改变四极杆的电压和电场，选择离子的通道，从而实现样品质谱图的获取。
液相色谱仪是通过液相的分离原理将样品中的混合物分离开来。
它由进样系统、色谱柱和检测器三部分组成。
进样系统用于将样品引入色谱柱，色谱柱则根据各组分在固定相上的亲和力不同进行分离，最后通过检测器对分离后的物质进行检测。
三重四极杆液相色谱质谱联用仪的工作流程如下：首先，样品通过进样系统进入液相色谱仪，经过色谱柱进行分离。
然后，分离后的化合物进入质谱仪的离子源中进行离子化。
离子化后的化合物离子进入质谱仪中的四极杆，并根据四极杆的电压和电场进行质谱分析。
最后，得到的质谱图通过计算机系统进行处理和分析，可以得到样品中各组分的信息。
三重四极杆液相色谱质谱联用仪具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点，可以广泛应用于药物分析、环境监测、食品安全等领域。
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空间串联多级质谱：QQQ
• 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
QQQ多级质谱：子离子扫描
• Q1选择了某一特定质量的母离子，Q2碰撞池产生碎片
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，
低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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。
酸性氯代除草剂的基本知识
• 常用于除去草地和谷类农作物中阔叶杂草 • 潜在的地下水污染物 • 公众的误用 • 需要对痕量级别定量
传统方法
• 液－液萃取 • 重氮甲烷衍生化 • 气相色谱方法和选择性检测器（例如电子捕获检测器） • 仪器二次运行确认 • 存在问题 • 溶剂的过量使用 • 问题数据的解释 • 甲基化试剂的安全关注
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
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
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。
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。
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。
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
采集类型：QQQ质谱仪
三重四极杆: SRM 或MRM
多反应监测（MRM）
QQQ 应用
• 采用QQQ,分析者可以采用最少的样品制备步骤。 • 经常用于少量化合物的高通量定量分析，而 不用
于大量化合物同时高通量分析。。 • 一些例子：
•食品中的农药和除草剂 • 人类体液中的违禁药物 • 地表水的药物 • 生物基体中的药物
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。
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
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：
• 三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）
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。
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
• 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
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
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。
一个单四极杆质谱仪
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。
四极杆质量过滤器如何工作的？
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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
为什么使用HPLC/MS/MS?
• 不需进行衍生化。 • 在单个分析中实现确认定量。 • 在复杂很脏的基体中的低检测限
试结果。
无基体效应(土壤)
在380微升每个土壤萃取物中注射进20微升混标
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
段进行多重质谱/质谱(aka MSn) 实验，以获得更多的结构信息。
• 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。
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。
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。
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： – 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。
• 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。
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。
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
多级质谱分析
两种型号的质谱/质谱 时间串联的质谱/质谱
或 空间串联的质谱/质谱
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。
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
离子，然后在Q3中分析。此过程产生典型的质谱质谱碎 片谱图。
第一个四极杆在选择性离子监测模式，第二个在全扫描监测模式
QQQ多级质谱：母离子扫描
• 在母离子扫描中，Q1测定母离子，Q3测定某个特定
的碎片离子，因此可在非常复杂的混合物中监测某种 特定的分子。
• 在下面的例子中，睾丸激素在母碎片（m/z 367）中
碎片m/z 97得到选择性监测，具有极高的灵敏度和精 确的定量分析。
QQQ多级质谱：中性丢失扫描
在QQQ中进行中性丢失扫描，Q1和Q3分析器的结合使灵 敏度 和选择性得到最大化。Q1/Q3中性丢失扫描可监测 母离子特定的中性丢失，例如缩氨酸磷酸盐中一个磷酸根 的丢失。在这个例子中，Q1和Q3的扫描得到母离子的谱 图，这张谱图是母离子为了磷酸化，丢失了碎片98而得到 的。
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。 ❖ 结构阐述
一个单四极杆质谱仪
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。
四极杆质量过滤器如何工作的？
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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。
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
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)
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)