质谱基础理论和仪器结构介绍-Orbitrap Fusion
质谱仪的结构原理 ppt课件
答辩人：
质谱仪
离子源
质量分析 器
离子检测 器
进样系统
真空系统
质谱仪分类
有机质 谱仪
无机 质谱
仪
质谱 仪
同位 素质 谱仪
质谱仪器结构
大气
样品入口
离子化方法
真空系统 质量分析器
检测器
数据系统
质谱分析原理
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱
1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光
补助气喷嘴：喷嘴斜上方，使微 滴的溶剂快速蒸发
ESI
微滴蒸发，表面电荷密度增加， 达到临界值时，离子蒸发出来， 借助喷嘴和锥孔之间电场进入分 析器
APCI
结构图
APCI
❖主要用来分析中等极性的化合物 ❖APCI是ESI的补充，离子产率高 ❖主要产生单电荷离子 ❖质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子 ❖用于液相色谱-质谱联用仪
➢ 特 点：
使用最广泛，谱库最完整；电离效率 高；结构简单，操作方便；但分子离 子峰强度较弱或不出现(因电离能量 最高)。
EI源
加速 聚焦 加速
EI源
在电子轰击下，样品分子可能有四种不同途径 形成离子：
❖ 样品分子被打掉一个电子形成分子离子。
❖ 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子 。
❖ 分子离子发生结构重排形成重排离子。
能态较高的那些分子，将进一步裂 解，释放出部分能量，产生质量较 小的碎片离子和中性自由基：
M1+ + N1· M+
M2+ + N2 ·
EI源
➢ 水 平 方 向 ： 灯 丝 与 阳 极 间 (70V电 压 )—高能电子 — 冲击样品—正离子
质谱基础理论和仪器结构介绍 Orbitrap Fusion
理论基础理论第一章基础基本名词Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式基本名词质荷比（m/z）：以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。
基峰（base peak）：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
原子质量单位（u）：用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。
同位素（Isotopes）：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。
总离子流谱图（TIC，Total Ion Chromatogram）：对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。
提取离子流谱图（EIC，Extracted Ion Chromatogram）：对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。
分辨率：质谱图上两个相邻离子峰分离的程度（如下图）Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍结构基本结构基本组成部分（1） 离子源（Ion Source）（2） 离子透镜系统（Ion Optics）：离子传输毛细管（Capillary），S-Lens，注入四极杆，弯曲四极杆MP0，传输八极杆，透镜L0、Split Gate Lens （3） 质量分析器：四极杆Q1，Orbitrap，双压线性离子阱（Linear Ion Trap）（4） 多离子通道：HCD 碰撞池（5） 检测器（Detector）：电子倍增器，打拿极，Orbitrap以下分别介绍各部分的作用及特点离子源作用：（1）将中性的待测物电离为带电荷的离子；（2）真空过渡；（3）去除多余的溶剂；（4）去除干扰。
与LC相连接的电离源主要为大气压电离源（API，Atmospheric Pressure Ionization），包括：电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源电喷雾电离源（ESI，Electrospray Ionization）主要特点：离子在液相状态形成 对热不稳定化合物首选 对中高极性化合物首选 可形成多电荷离子可形成多电荷离子，，分析蛋白质分析蛋白质、、多肽等大分子物质 最佳使用流速: 200 - 400ul/min 一般来说,流速流速越高越高越高，，需要需要越越高的毛细管温度和气体流速高的毛细管温度和气体流速。
orbitrap结构
Orbitrap质谱仪是一种高分辨质谱仪，常用于分析复杂的生物分子样品，如蛋白质、代谢产物等。
它的设计基于一个称为Orbitrap的离子捕获器，这是一种圆柱形结构，具有一对排列在中心轴上的电极。
Orbitrap质谱仪的工作原理如下：
1. 离子化：样品中的分子被离子化，通常通过电喷雾离子化（ESI）或者基质辅助激光解吸电离（MALDI）等技术。
2. 离子加速：离子被加速到一定的能量。
3. 离子进入Orbitrap：加速的离子被注入Orbitrap离子阱。
4. 离子轨道：在Orbitrap中，离子绕着中心轴做稳定的轨道运动，由于其特殊的设计，离子在轨道上运动的频率与其质荷比成正比。
5. 检测：当离子做轨道运动时，它们会引起电极上的电荷聚集变化，这种变化可以通过电子学检测到，并转化为质谱信号。
6. 质谱分析：根据离子在Orbitrap中的运动频率，质谱仪可以确定离子的质荷比，从而得到样品中不同成分的质谱图谱。
Orbitrap质谱仪由Thermo Fisher Scientific公司开发，并在生物医学研究、药物发现等领域广泛应用。
其高分辨率和准确性使其成为分析生物分子结构和特性的重要工具。
orbitrap astral质谱
在化学和生物领域中，质谱技术扮演着至关重要的角色，它能够帮助科学家们分析和鉴定复杂的化合物和生物分子。
而在质谱技术中，Orbitrap Astra质谱仪作为一种先进的仪器，具有着非常重要的地位。
本文将从深度和广度两个方面对Orbitrap Astra质谱仪进行全面评估，并探讨其在科学研究中的应用和意义。
一、Orbitrap Astra质谱仪的基本原理Orbitrap Astra质谱仪采用了高分辨和高灵敏度的仪器设计，它的基本原理是通过电场调制和离子共振的方式来进行质谱分析。
在质谱实验中，先将待分析的样品通过电喷雾离子源离子化，然后将离子通过激光引导到离子圈内，进而在不同的电场调制下进行共振，最后通过检测离子信号来获取质谱信息。
这种原理使得Orbitrap Astra质谱仪在高分辨率、高精准度和高灵敏度方面具有着明显的优势，可以应用于各种复杂样品的分析和研究。
二、Orbitrap Astra质谱仪的应用领域Orbitrap Astra质谱仪在科学研究中有着广泛的应用，包括但不限于生物医药、环境监测、化学分析等领域。
在生物医药领域中，Orbitrap Astra质谱仪可以用于蛋白质组学、代谢组学和蛋白质药物研发等方面的研究。
在环境监测中，Orbitrap Astra质谱仪可以帮助科学家们分析大气、水体和土壤样品中的污染物，以及追踪环境中各种化合物的来源和归趋。
在化学分析中，Orbitrap Astra质谱仪可以用于化合物结构鉴定、杂质分析和质量定量等方面的研究。
OrbitrapAstra质谱仪在科学研究和产业应用中具有着非常重要的地位。
三、个人观点和理解作为专业的文章写手，我对Orbitrap Astra质谱仪的应用和意义有着深刻的理解。
在我看来，Orbitrap Astra质谱仪的高分辨率和高灵敏度使得它在复杂样品分析中具有着重要的优势，可以帮助科学家们更准确地获取样品中的化合物信息，从而推动科学研究和产业发展的进步。
质谱的原理和仪器构造
单聚焦质量分析器 -- 使用扇形磁场。 双聚焦质量分析器 -- 使用扇形磁场及 扇形电场。 这二种质量分析器曾经是有机质谱的主 体，现仍在继续发挥重要作用。
工作原理：在离子源中形成的各种(正)离子都被加速电压加速，而获得动能：
d. 色谱进样系统
用于 GC-MS,HPLC-MS,CE-MS
2.电离和加热室 (离子源)
被分析物质在这里被电离，形成各种离子。不 同性质的样品需用不同的电离方式。为使生成 的离子到达质量分析器，在离子源的出口施加 一个高电压即加速电压，对离子进行加速。不 同的分析器有不同的加速电压。
离子源的种类很多，主要有电子轰击电离源 （ EI）,化学电离源（ CI）,场致电离源 （ FI）,场解吸电离源（ FD）,快原子轰击源 （FAB）,激光解吸电离源（ LD）,热喷雾电离 源（ TS）,电喷雾电离源（ ESI）,大气压化 学电离源（ APCI）,基质辅助激光解析电离源 （ MALDI）等。
为提高仪器的分辨率，质量分析器除了采用一 个扇形磁场外，还加上一个扇形电场，静电分 析器(electrostatic analyser,ESR),又称静 电场，形成了双聚焦质量分析器。
静电场的作用：一束有一定能量分布的离子束，
经静电场的偏转后，离子按能量的大小顺次排
列。因此静电场可看作是一个能量分析器。静
公式3所描述的是理想情况。事实上，离子在 加速前，其动能并非绝对为零，而是在某一较 小的动能值之内有一个分别。同一质量的离子， 由于初始动能略有差别，加速后的速度也略有 差别，因此它们经静磁场偏转后不能准确地聚
焦于一点，也就是说静磁场具有能量色散作用。
质谱的原理及结构
利用GC-MS和LC-MS技术对大气、水体和土壤中的污染物进行监测和分析，如多环芳烃、农药残留和重金属等。
https://
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
02
四极杆质量分析器
通过四根平行放置的金属杆施加射频电压，形成振荡电场，使带电离子
在电场中振荡并通过出口缝隙。具有扫描速度快、质量范围宽等优点。
03
飞行时间质量分析器
将带电离子加速到相同动能后，在无场空间内自由飞行。不同质荷比的
离子飞行时间不同，从而实现分离。具有分辨率高、质量范围宽等特点。
检测器
特点
分辨率高，适用于高精度质谱分析；但扫描速度慢，对磁场稳定性要求高。
四极杆质量分析器
原理
通过四根平行放置的电极杆施加射频电压，形成高频电场。不同质量的离子在电 场中振荡频率不同，从而实现质量分离。
特点
结构简单，扫描速度快；但分辨率相对较低，适用于快速、高通量的质谱分析。
飞行时间质量分析器
原理
离子在加速电场中获得相同动能后， 在无场漂移区飞行。不同质量的离子 飞行时间不同，从而实现质量分离。
超临界流体色谱-质谱联 用（SFC-MS）
利用超临界流体作为流动相，结合质谱进行 检测，适用于中等极性和非极性化合物的分 析。
毛细管电泳-质谱联用 （CE-MS）
毛细管电泳法将样品中的各组分分离，结合 质谱进行检测，适用于带电粒子的分析。
应用实例：药物分析、环境监测等
药物分析
利用LC-MS技术对药物进行定性和定量分析，包括药物代谢产物、杂质和药物制剂中的成分等。
检测器与数据处理
检测器类型及工作原理
新型质谱介绍Orbitrap共振质谱
新型质谱介绍Orbitrap共振质谱Fourier transform)为这种数据采集方式最成功的应用是核磁共振仪（NMR）,恩斯特因为在傅里叶变换NMR的贡献获得诺贝尔奖。
简短的说就是在核磁中用一个短而强的脉冲瞬时激发所有核，取代连续波照射（原连续波NMR）,收集这些信号，把时间谱变换为频谱（这些激发和数据采集的过程设计到傅里叶变换，我也不懂，感兴趣的版友可以自己阅读文献，鼓励与大家共享），利用快速傅里叶变换缩短了采样时间和检测灵敏度。
生物质谱需要高的灵敏度和快速扫描速度来满足高通量分析要求，傅里叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）和Orbitrap的神奇之处在于他们采用傅里叶变化模式采集数据，检测分子质量，拥有高的分辨率和质量精度。
傅里叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）拥有超高的分辨率和精确的质量准确度，同时它也可以完全兼用CID,ECD,ETD 等多种模式产生的多级质谱，所以傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）是从头开始（top-down）蛋白组学的理想检测工具。
但是傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）是昂贵的质谱，体积庞大和巨额的运行维护费用让FTICR一直为少数科学家和大型实验所应用。
2000年出现的新质谱静电轨道阱质谱（Orbitrap）在一些实验中几乎可以达到傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）一样的高分辨率和质量准确度。
Orbitrap质量分析器工作时，两个电极之间形成静电场。
当高速运动带电离子进入Orbitrap内，在静电作用下围绕中心电极做圆周轨道运动，不同的离子在z方向形成不同频率ωz与（m/z）1/2 成正比。
检测器检测离子运动形成的电势，经过信号放大和快速傅立叶变换后形成频谱，经过处理最后形成质谱。
在xx年，Thermo公司推出商品化的静电轨道阱质谱LTQ-Orbitrap线性Orbitrap价格相比傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICR）便宜很多，使用维护方便。
质谱介绍.ppt
分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具
质谱仪的发展史
1911年:
世界第一台质谱装置（J. J. Thomson）早期应用：
原子质量、同位素相对丰度等
40年代:
用于同位素测定和无机元素分析
50年代： 开始有机物分析（分析石油）
60年代： 研究GC-MS联用技术
70年代： 计算机引入
80年代： 新的质谱技术出现：快原子轰击电离子源，基质辅助
OH R
γ
RC
α
β
OH
R
RC
OH
R
C
+
R CH2
O
C R CH3
R＝H(醛 ） ： m/z =44 R＝CH3(酮 ）：m/z =58 R=OH(羧 酸 ） ： m/z=60
5 . 多电荷离子
失掉两个以上电子的离子是多电荷离子。
离子丰度的影响因素
❖ 1．产物离子的稳定性 ❖ 2．Stevenson规则 ❖ 3．质子亲合能(PA) ❖ 4．最大烷基丢失 ❖ 5．中性产物的稳定性
一般，离子从离子源到达检测器的时间为105s数量级， 若离子M1,质量m1 ①离子寿命>105s，足以到达检测器,测的其本身m1/z
②当离子寿命< 106 s 的离子在离子源内进一步裂解 M1→M2(m2) 若M2的寿命>105s，测的是m2/z
③10-6s<离子寿命< 105 s M1→M2(m2)此时M2与M1速度相同，
最轻同位素－天然丰度最大 分子离子峰 M+
同位素离子峰 M+1 或 M+2 峰
一些同位素的自然丰度
常见同位素及其丰度
元素 Ｃ
H N O S Cl Br
蛋白质质谱鉴定的基本原理
百泰派克生物科技蛋白质质谱鉴定的基本原理蛋白质是一条或者多条肽链以特殊方式组合而成的生物大分子，大多数蛋白质会自然折叠为一个特定的三维结构。
蛋白质鉴定主要就是识别蛋白质的一级结构，即鉴定蛋白质肽链氨基酸的排列、分子量，以及二硫键数目和位置。
蛋白质鉴定是蛋白质组学的基础，且对生物研究具有重大研究意义。
传统的蛋白质鉴定方法包括蛋白质微量测序和氨基酸组成分析（比如Edman降解法），具有低通量、耗时费力、非自动化、灵敏度差等缺点。
自质谱（Mass Spectrometry，MS）技术兴起以来，利用质谱技术对蛋白质进行高通量、高灵敏度的分离、鉴定和分析逐渐成为主流。
质谱鉴定具有灵敏度高、准确度高和自动化程度高的特点，能准确测定多肽和蛋白质的相对分子质量、氨基酸序列，以及翻译后修饰。
因此，质谱技术广泛应用于蛋白质的定量和定性研究，尤其是在研究重大疾病致病机理和药理控制机制方面发挥重要作用。
质谱一般由离子源（ion source），质量分析器（mass analyzer）和离子检测器（detector）三部分组成。
通常使用串联质谱（MS/MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）作为蛋白质质谱鉴定方法，其中，简单蛋白样本用MS/MS，混合复杂蛋白样本用LC-MS/MS。
两种方法作用原理相似，MS/MS鉴定蛋白质的基本原理：先将蛋白质利用蛋白酶消化成肽段，肽段在质谱仪中会离子化带上一定量的电荷，离子检测器可以鉴定各肽段的质荷比，从而获知各肽段的相对分子质量；质谱仪会继续打断某些肽段再次分析，生成二级质谱，从而获得肽段的序列信息；通过质谱数据库比对分析，即可鉴定蛋白质。
不同的是，LC-MS/MS比MS/MS技术多了高效液相色谱分离的步骤。
百泰派克生物科技采用Orbitrap Fusion质谱平台，Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，能够对各种样品中的蛋白质进行高效精准的蛋白质谱鉴定服务以及蛋白质组学相关服务。
仪器介绍丨赛默飞Q-ExactiveOrbitrap质谱仪
仪器介绍⼁赛默飞Q-ExactiveOrbitrap质谱仪经常会遇到这样的问题，'做代谢组学⽤什么仪器⽐较好？'，'这两台⾼分辨仪器怎么选择？'，'这台仪器都能做什么？'，这些可能是困扰研究者开展代谢组学研究的主要问题，特别是对于⼀些想去从事该⽅⾯研究，且有⼤笔仪器采购经费的实验室。
因为进⾏代谢组学研究有⼀段时间，且⽤过不同品牌的质谱仪，所以近期就根据⾃⼰的使⽤体会做⼀下仪器评价，其实也说不上什么评价，只是⾃⼰的使⽤感受⽽已，希望对⼤家有⽤。
想要开展代谢组学研究，特别是⾮靶向代谢组学研究，需要选择⼀台⾼分辨质谱仪（关于分辨率的解释，可以参看公众号之前⽂章：代谢组学研究中需要了解的质谱知识⼁分辨率），因此这⾥所评价的仪器也均是⾼分辨质谱仪。
今天要说的这台仪器是赛默飞公司的Q-Exactive Orbitrap质谱仪，因为前两天刚有合作实验室进⾏了该仪器的装机和培训，所以就先介绍⼀下这台仪器吧。
需要说明的是，如果想知道具体在参数上与其他公司仪器的对⽐，可以咨询相应⼚家的⼯程师，他们会给出详细的解释。
另外，在这⾥也仅是仪器在代谢组学应⽤⽅⾯的使⽤体会。
仪器介绍该仪器提供了四种分辨率，以m/z 200为例分别为17500，35000，70000，140000，⽤户可以根据⾃⼰检测的⽬的⾃⾏选择。
扫描⽅法主要包括：1. Full Mass：全扫，扫描范围m/z A~m/z A×152. SIM：选择离⼦监测3. AIF：All Ion Fragmentation，DIA的⼀种形式，将扫描范围内的所有离⼦进⾏碎裂4. dd-MS2：DDA扫描5. PRM：平⾏反应监测，⽤来做定量编辑⽅法时，可以根据⾃⼰的需要对这⼏种扫描⽅法进⾏组合，当然，仪器的⽅法编辑器中也内嵌了很多组合形式，研究者可以根据实验⽬的去选择。
如上图所⽰，在⽅法编辑器中，直接将需要的⽅法拖拽到指定区域，即可对⽅法的细节进⾏编辑。
thermo orbitrap fusion 操作
thermo orbitrap fusion 操作Thermo Orbitrap Fusion是一款高分辨率质谱仪，在生物医药研究、环境科学、食品安全等领域发挥着重要作用。
本文将介绍Thermo Orbitrap Fusion的操作流程及其主要功能。
一、操作流程1. 准备工作：在开始操作之前，确保仪器已经安装好并处于正常工作状态。
检查仪器的供电、连接和一切相关设置。
2. 样品准备：样品的准备和处理是质谱分析中至关重要的一步。
根据分析样品的不同性质，采取合适的方法进行提取、纯化和浓缩等处理。
确保样品的质量和稳定性。
3. 仪器开机：按照仪器操作手册的要求，打开Thermo Orbitrap Fusion的电源开关，并根据系统提示进行登录和初始化操作。
4. 仪器设置：在操作界面上，设置相应的实验参数，包括扫描模式、离子源参数、碰撞能量等。
根据实验需要，选择合适的分辨率和质谱分析模式。
5. 校准仪器：在开始分析之前，需要对仪器进行校准。
校准的目的是调整仪器的质谱信号，使其能够准确地反映样品中各组分的相对丰度。
6. 样品进样：将样品注入到质谱仪的进样口，确保样品进样的速度和稳定性。
根据实验要求，选择适当的进样方式，如直接进样、气相进样、液相进样等。
7. 数据采集：设置好数据采集的参数，执行实验并开始数据采集。
Thermo Orbitrap Fusion会自动进行数据采集，并将采集到的数据存储到计算机中。
确保数据采集的过程准确、稳定和连续。
8. 数据分析：采集到的数据可以通过不同的软件进行分析和解读。
根据实验的目的，选择合适的数据分析方法和工具，对质谱数据进行处理、解析和解释。
二、主要功能1. 高分辨率质谱分析：Thermo Orbitrap Fusion具有高分辨率的质谱分析能力，可提供准确、精确的质谱数据。
通过高分辨率的质谱分析，可以实现复杂样品的定性和定量分析。
2. 高灵敏度检测：Thermo Orbitrap Fusion采用新一代的离子传递技术，具有高灵敏度的检测能力。
质谱介绍
质量分析器
检测器
倍增器 SEM 微通道板 MCP
数据系统
真空系统
离子源（10-3 10 -5 Pa ） 质量分析器（10 -6 Pa ）
How does it work?
ionise
accelerate
separate
ee+
+4000 V
0V
Magnetic and/or electric field
+
v a c u u m
heavy light
vapourise
eesample
A+
B
+ +
Mass spectrometry
C
A+
B+
C+
5
e-
二、质谱仪的结构
（一）进样系统 （二）离子源 （三）质量分析器 （四）检测系统 （五）真空系统 （六）数据处理系统
（一）进样系统
• 将样品引入到离子源中 （1） 间歇式进样系统
基质辅助激光解吸电离谱图
各种离子化方法的使用范围
离子 选择的依据 ESI或MALDI 热稳定性 极性 要求取得的 结构信息 极性 APCI
Thermospray
EI 或 CI 非极性
PB
分子量 (Da)
离子源的特点总结
离子化方法选择
● 碱性化合物宜用正离子方式 ● 酸性化合物宜用负离子方式 ● 如未知,可能正负都要做 ● 有些化合物正、负模式都出峰，选择灵敏度 高的方式，不明确的优先试用正离子方式
质谱分析
一、质谱的基本知识 二、仪器与结构 三、联用仪器
一、质谱的基本知识
1、什么是质谱？
干货——基于代谢组研究的常见质谱仪分类和使用区别
目录•前言•仪器原理•离子源•电子轰击（EI)•电喷雾（ESI)•质量分析器•四极杆(QQQ)•离子阱(IT)/线性离子阱（LTQ）•飞行时间(TOF)•轨道阱（Orbitrap)•代谢组学方法及数据采集•靶向代谢组学•非靶代谢组学•如何采集高质量数据What make it happenWhat has happened andIs happeningWhat appear to happenWhat can happen基因组学转录组学蛋白组学代谢组学基因组学和蛋白组学告诉你什么可能会发生而代谢组学告诉你什么已经发生或正在发生前言：代谢组学研究平台质谱原理Array典型的质谱工作流程：•样品（固体、液体、气体）被离子化•样品分子可在离子化过程中碎裂为带电碎片•离子根据其质荷比(m/z) 实现分离•离子通过可检测带电颗粒的装置（如电子倍增器）进行定 量检测•结果显示为相对丰度作为质荷比函数的谱图•将已知质量数与鉴定质量数相关联或通过特征碎裂模式完成鉴定离子源•产生离子离子透镜系统•传输离子质量分析器•选择离子检测器•检测离子数据处理系统四极杆离子阱/线性离子阱 (IT/LTQ)飞行时间 (TOF)磁质谱（DFS)傅立叶变换离子回旋共振 (FTICR)静电场轨道阱 (Orbitrap)超高分辨质谱低分辨质谱中高分辨质谱质量分析器电子轰击(EI)化学电离源(CI)电喷雾(ESI)大气压电离（APCI)大气压光电离(APPI)基质辅助激光解析(MALDI)LCMSGCMS离子源进样系统质谱的结构与分类离子丰度：检测器检测到的离子的信号强度基峰(base peak)：在质谱图中，一定质荷比范围内的最大强度的离子峰叫基峰，基峰的相对丰度为100%。
总离子流（TIC)：在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图多反应监测（MRM）：选定的一个母离子和子离子的强度对时间或扫描次数所作的图同位素峰:这是由于有丰度较低的同位素存在而产生的 。
thermo orbitrap fusion 操作
thermo orbitrap fusion 操作
操作Thermo Orbitrap Fusion 质谱系统需要一定的专业知识和技能。
以下是其基本操作步骤：
开机检查：首先，打开质谱系统及相关的辅助设备，如气体、真空泵等。
检查所有设备是否正常工作，确保没有异常噪音或异常指示灯。
样品准备：根据实验需求，准备相应的样品。
确保样品纯度、浓度适宜，且符合质谱分析的要求。
对于复杂的生物样品，可能需要进行预处理，如蛋白沉淀、离心等。
参数设置：在开始实验前，根据样品类型和实验目的，设置合适的参数。
这包括扫描模式（如全扫、选择离子扫描等）、分辨率、检测方式（如正负离子模式）、碰撞能量等。
进样与分析：将准备好的样品引入质谱系统，通常是通过自动进样器或手动进样。
启动质谱系统，开始进行实验。
在实验过程中，要密切关注质谱图的质量、基线稳定性、信噪比等指标，确保数据质量。
数据收集与处理：实验结束后，质谱系统会自动生成原始数据。
根据需要，可以选择不同的数据处理方法，如峰识别、峰提取、归一化等。
最终的目标是获取可靠的、可重复的质谱数据。
关机与维护：实验结束后，按照操作手册的指示关闭质谱系统及相关设备。
同时，进行必要的清洁和维护工作，确保设备的良好运行状态。
结果解读与报告：最后，根据获取的质谱数据，进行深入的分析和解读。
将结果整理成报告形式，供科研或生产使用。
orbitrap质谱
orbitrap质谱
orbitrap质谱是一种高分辨率质谱技术，可以实现非常高的质量分辨率和灵敏度。
它是基于电子转移离子环的质谱技术，可以用于分析高分子化合物、生物分子等复杂样品。
原理：
orbitrap质谱仪由离子源、质量分析器和检测器三部分组成。
首先，样品分子在离子源中被电离成为离子，然后离子被加速并注入到质量分析器中。
在质量分析器中，离子被分离成为不同的质荷比，并进入到电子转移离子环中。
在电子转移离子环中，离子的运动会受到电场的作用，从而形成一个高频电场和一个低频电场。
这两个电场会使离子做圆周运动，形成轨道。
轨道的半径与离子的质荷比成正比，因此可以根据轨道半径计算出离子的质量。
最后，在检测器中，离子的信号会被检测出来，并转换为质谱图。
应用：
orbitrap质谱广泛应用于生物医学研究、药物开发等领域。
它可以用于分析蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物分子，可以用于分析药物代谢产物、天然产物等复杂化合物。
随着技术的不断进步，orbitrap质谱的应用领域将会越来越广泛。
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、静电场轨道阱(Orbitrap)
线性离子阱-高场轨道阱回旋共振质谱仪（Orbitrap Fusion Tribrid Mass Spectrometer）实验室Orbitrap Fusion Tribrid Laboratory
Orbitrap Fusion LC-MS的核心是配置四极杆、线性离子阱（LTQ）、静电场轨道阱（Orbitrap）三个不同的质量分析器，其独特的结构能够在Orbitrap和线性离子阱质量分析器中实现同时的母离子隔离、裂解和数据采集。
与已有仪器相比，所采集得到的数据质量更高，扩展了可能的实验范围。
主要技术优势在于：
四极杆用于进行母离子选择，分辨率最低可达0.4 amu，具有出色的灵敏度和选择性;
超高场Orbitrap提供超过450,000的分辨率和高达15 Hz的扫描速率，具有无法逾越的分析选择性和速度;
多级杆离子回旋通道及双压线性离子阱提供MSn HCD、CID 和ETD 裂解，可在最高达20 Hz的扫描速度下进行快速、灵敏的质量数分析。
同步的母离子选择增强了仪器的信噪比。
该仪器配备有加热电喷雾离子源（HESI）和大气压化学离子源（APCI），超高压液相色谱（Dionex UltiMate 3000）一台，可在生物地球化学、生态与健康毒理、药物学等研究领域发挥作用。
目前主要应用于（1）气溶胶中大分子有机质的定性研究；（2）环境中未知化合物的定性筛查与鉴定；（3）DNA甲基化和加合物的定性表征。
Orbitrap Fusion LC-MS仪器（图情楼104）
该实验室由科研人员1名和流动人员（在读研究生）共同管理，开放运行。
使用人员经培训后，自行上机操作。
研究人员可要求使用自备色谱柱和流动相。
按机时或样品数收费使用。
质谱仪的原理及结构 ppt课件
样或混合样直接进到离子源内 或经注射器由毛细管直接注入。 ➢ 间接进样
经GC或HPLC分离后进到 质谱的离子源内。
PPT课件
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二、离子源或电离室
离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这 些离子在离子光学系统的作用下，会聚成有一定几何形状和一定能量 的离子束，然后进入质量分析器被分离。
进样系统
1.气体扩散
2.直接进样 3.色谱进样
离子源
质量分析器
检测器
1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.场解析
5.快原子轰击
1.单聚焦 2.双聚焦 3.四级杆 4.离子肼
5.飞行时间
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1.电子倍增器 2.闪烁检测器 3.法拉第杯 4.照相检测
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质谱仪的结构
一、进样系统
作用：将待测物质（即试 样）送进离子源。 进样方式：
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加速 聚焦 加速
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2. 化学电离源（CI）
样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气体(通常是甲烷)稀释，稀释 比例约为104:1，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生成的样品 分子离子主要经过离子-分子反应组成。
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3. 场致电离源（FI）
应用强电场诱导样品电离： (电压：7～10kV，d<1mm) 过程：样品蒸汽邻近或接 触带高的正电位的阳极尖 端时,由于高曲率半径的尖 端处产生很强的电位梯度, 使样品分子电离.
43
29 15
57
71 85 99 113 142
m/z
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质谱仪的结构
用来检测和记录待测物质的质谱，并以此进行相对分子（原子） 质量、分子式以及组成测定和结构分析的仪器称为质谱仪。
orbitrap 质谱
orbitrap质谱
Orbitrap质谱是一种高分辨质谱技术，其原理基于离子在电场中的运动，通过测量离子在电场中的振荡频率实现对离子的质量分析。
具体来说，Orbitrap质谱仪由三个电极组成，即纺锤形中心电极和两个外半电极，离子在电场中围绕中心电极振荡，不同质量的离子振荡频率不同，通过测量振荡频率实现对离子的质量分析。
该技术具有高分辨率、高质量精度、较大空间电荷容量和良好灵敏度等优点，广泛用于生命科学等领域。
其优点包括高分辨率、高质量精度、扫描速度快、谱图质量好和灵敏度高。
但是，Orbitrap质谱也存在一定的局限性，例如需要牺牲质谱的采集速度以获得高分辨率。
thermo orbitrap fusion 操作 -回复
thermo orbitrap fusion 操作-回复如何操作热力轨道阱质谱仪（Thermo Orbitrap Fusion）。
引言：热力轨道阱质谱仪（Thermo Orbitrap Fusion）是一种功能强大的质谱仪，广泛应用于生物医学、环境科学和食品安全等领域。
本文将逐步介绍如何操作热力轨道阱质谱仪，以帮助初学者和研究人员更好地了解和使用这一仪器。
一、启动质谱仪1. 确保质谱仪与电源连接稳定，并打开主电源开关；2. 等待仪器自检完成，通常会显示仪器的基本信息以及操作系统状态；3. 打开质谱软件，点击“启动仪器”按钮，等待软件和仪器的连接建立。
二、校准质谱仪1. 在质谱软件中选择“校准”功能，并选择所需的校准方法；a. 单点校准：只需要校准一个质量标准品，适用于初步分析或负责的质谱实验；b. 多点校准：根据所测样品组成的不同，选取多个质量标准品进行校准，适用于精确分析或对多种样品进行质谱分析；2. 将质量标准品加入样品池，并在软件中选择对应的质量标准品；3. 开始进行质谱仪的校准，根据软件提示将校准样品插入质谱仪，并等待校准完成。
三、设置实验参数1. 在质谱软件中选择“新建方法”功能，设置实验的参数；2. 设置离子源参数，如电压、气体流速等；3. 设置离子传输管（Transfer Tube）参数，如温度、气体压力等；4. 设置质谱分析器（Mass Analyzer）参数，如离子扫描范围、扫描速度等；5. 设置检测器（Detector）参数，如增益、灵敏度等；6. 完成参数设置，并保存实验方法。
四、加载样品1. 准备样品，并将其注入进样器中；2. 使用自动进样器或手动进样器，在质谱软件中选择相应的进样方式，并设置进样器参数；3. 将样品放入进样器，并等待进样完成。
五、运行实验1. 在实验方法列表中选择要运行的方法；2. 点击“运行实验”按钮，质谱仪将开始进行样品分析；3. 监控仪器运行状态，如扫描进度、信号强度等，并根据需要调整实验参数；4. 当实验完成后，质谱软件将生成实验结果，并可根据需要导出数据。
类质谱仪结构与原理简介
Calibration是校正Orbitrap的质量轴，以及调节部分ion optic元件的 离子传输的参数，以及四极杆的校正等。
校正文件C:\Xcalibur\system\Exactive\instrument\msx_instrument_files\mater_cal.mscal
Calibration文件保存了大多数ion optic元件的参数，是不依赖于离子源和实验 类型的。不同实验、不同类型的源，采用相同的master文件的参数。 Calibration通过的项目参数自动保存在master文件里，不通过的不保存。 开电子开关或reset质谱后，质谱自检过程中会读取master文件
开机流程
★ 开机顺序
检查气体、机械泵油和电源连接；电子开关（ Electronics Switch）处在关 闭状态 打开电源开关，机械泵启动，用垫片或电晕针堵Capillary 抽真空2h后，开电子开关（Electronic Switch） 打开电脑，打开Tune软件，仪器和软件建立连接 *1 设置Bake out时间，一般10-12h，开始Bake out 烘烤完后自动切换到待机状态 Bake Out后cooling 3h，FT Pening Guage读数接近或小于5E-10mbar Check或者Calibrate仪器 通过Check或者Calibration后，仪器可以使用
每个月到季度要做的维护
检查气体的余量，必要时更换.
更换时注意要擦干净接头，同时用气体吹干净接头。
检查风扇空气滤网，必要时清洗，脏的过滤网会引起冷却效果不佳而造成仪 器损坏。 关机更换机械泵油：视情况而定，一般半年换一次油。用如果样品量很大且 溶剂流速很大，比如一天24小时运行样品，特别是APCI使用高流速频率很高 时可能每1-2月需要更换 关机清洗Tube Lens和skimmer，视情况而定，一般1-2个月清洗一次。
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理论
基础理论
第一章基础
基本名词
Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍
Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式
基本名词
质荷比（m/z）：以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。
基峰（base peak）：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
原子质量单位（u）：用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。
同位素（Isotopes）：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。
总离子流谱图（TIC，Total Ion Chromatogram）：对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。
提取离子流谱图（EIC，Extracted Ion Chromatogram）：对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。
分辨率：质谱图上两个相邻离子峰分离的程度（如下图）
Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍
结构
基本结构
基本组成部分
（1） 离子源（Ion Source）
（2） 离子透镜系统（Ion Optics）：离子传输毛细管（Capillary），S-Lens，注入四极杆，弯曲四极杆MP0，传输八极杆，透镜L0、Split Gate Lens （3） 质量分析器：四极杆Q1，Orbitrap，双压线性离子阱（Linear Ion Trap）（4） 多离子通道：HCD 碰撞池
（5） 检测器（Detector）：电子倍增器，打拿极，Orbitrap
以下分别介绍各部分的作用及特点
离子源
作用：（1）将中性的待测物电离为带电荷的离子；
（2）真空过渡；
（3）去除多余的溶剂；
（4）去除干扰。
与LC相连接的电离源主要为大气压电离源（API，Atmospheric Pressure Ionization），包括：电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源
电喷雾电离源（ESI，Electrospray Ionization）
主要特点：
离子在液相状态形成 对热不稳定化合物首选 对中高极性化合物首选 可形成多电荷离子可形成多电荷离子，，分析蛋白质分析蛋白质、、多肽等大分子物质 最佳使用流速: 200 - 400ul/min 一般来说,流速流速越高越高越高，，需要需要越越高的毛细管温度和气体流速高的毛细管温度和气体流速。
在离子源中，设计了两路气体帮助样品电离，分别为内层的鞘气（Sheath Gas ）和外层可加热的辅助气（Auxiliary Gas ），如下图：
鞘气和辅助气示意图
两路气体均为氮气，其作用分别为： 鞘气：帮助液滴挥发，产生离子；
辅助气：帮助液滴挥发，产生离子；离子导向作用，聚焦离子
此外还有一路反吹气（Sweep Gas ），平时可以不开，当液相流动相中添加有难挥发性盐时，可打开该气体（通常设为2-5），其作用是避免难挥发性盐进入毛细管，残留导致毛细管堵塞，如下图
反吹反吹气示意图气示意图
HESI-II 源的操作条件参考值
大气压化学电离源（APCI ，Atmospheric Pressure Chemical Ionization ） 主要特点：
离子在气相状态形成 对易挥发对易挥发、、热稳定的化合物首选 对中低极性化合物首选 只可形成单电荷离子只可形成单电荷离子，，可分析小分子化合物 最佳使用流速: 500 µL/min 一般来说一般来说，，高流速需要更高的鞘气和辅助气流量高流速需要更高的鞘气和辅助气流量，，但不需要提高毛细管温度但不需要提高毛细管温度。
APCI 源的操作条件参考值
大气压光学电离源（APPI，Atmospheric Pressure Photo Ionization）主要特点：
离子在气相状态形成
适合化学结构中有发色团的化合物
流动相的注意事项
常用试剂：
（1）水相
（2）有机相（甲醇，乙腈）
常用添加剂及其量：
（1） 酸：甲酸或冰醋酸，加入量小于1%（V/V）；
（2） 碱：氨水，加入量小于1%（V/V）；胺类试剂（如甲酸胺、乙酸胺），加入量小于10mM；
（注：三氟醋酸，三乙胺都不推荐使用）
离子透镜系统各部分的作用
（1） 离子传输毛细管：传输离子，去除中性干扰
（2） 注入四极杆（Inter-flatapole）：聚焦并传输离子
（3） 弯曲四极杆（弯曲flatapole）：传输离子，去除中性干扰，减少仪器尺寸（4） S-Lens：在聚焦并传输离子过程中实现溶剂蒸汽脱除，降低质量歧视效应（5） 透镜：真空隔离；聚焦并传输离子
（6） Splite Lens：控制进入C-trap的离子数量，避免因离子数过多而造成空间电荷效应
（7） 传输八极杆：聚焦并传输离子
质量分析器
Orbitrap Fusion质谱仪的质量分析器为四极杆Q1，Orbitrap和双压线性离子阱
四极杆可以对离子进行预筛选，其基本工作原理为：在四根电极杆上施加电压形成电场，使待测离子成为谐振离子顺利地通过四极杆被检测（而其他非待测离子变得
不稳定，成为非谐振离子，不能顺利地通过四极杆被检测），如下图：
Orbitrap（静电场轨道离子阱）：通过不同m/z离子在z方向运动频率的差别将不同m/z的离子分开（如下图），可实现高分辨功能。
Orbitrap的基本工作原理
C形阱（C-Trap）：C形阱内充有高纯氮气，主要作用是降低从前端飞来的离子的动能，对离子进行聚焦。
HCD碰撞池（High collision dissociation Cell）：高能碰撞池，主要作用是使待测母离子与碰撞气（高纯氮气）分子发生碰撞，产生碎片离子。
在Orbitrap Fusion中，HCD 碰撞池也作为一个离子通道，离子到达HCD碰撞池后可以选择进入离子阱或Orbitrap中检测
双压线性离子阱：离子捕获及碰撞活化在高压阱中完成，而离子的扫描排出在低压阱中完成，从而使捕获效率、碰撞活化效率及扫描速度都进一步提升。
离子阱的基本工作过程：
离子捕获（Trapping）：将待检测的离子捕获在阱内
离子提取（Isolation）：做SIM或MS n时，施加特定的电压将待测母离子提取
留在阱内，而其他离子在特定电场力的作用下振幅太大，不能稳定地留在阱内 碰撞活化（Excitation）：做MS n时，具有动能的待测母离子与碰撞气氦气分子发生碰撞，产生碎片离子
离子排出（Ejection）：施加特定的电压使待测离子振幅增大，最终排出离子阱而被检测
检测器
打拿极和电子倍增器作为检测器的工作过程：待测离子打到打拿极上产生更多的粒子，这些粒子再打击电子倍增器，使后者溅射出电子，电子通过电子倍增器的放大，转换为电信号被检测。
如果用离子阱扫描，将以打拿极和电子倍增器作为检测器。
如果用Orbitrap扫描，Orbitrap本身作为检测器
Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式
全扫描（Full Scan）：对设定扫描范围的离子扫描，获取一级质谱图。
全扫描分为IT扫描和FT扫描。
IT扫描即用离子阱扫描，提供低分辨质谱数据；FT
扫描即用Orbitrap扫描，提供高分辨质谱数据
单离子监测（SIM，Selected Ion Monitoring）：对特定m/z的离子扫描，获取一级质谱图。
SIM也可以分为IT扫描和FT扫描。
IT扫描即用离子阱扫描，提
供低分辨质谱数据；FT扫描即用Orbitrap扫描，提供高分辨质谱数据 多级质谱（MS n）：对特定的母离子进行碰撞活化，产生多级碎片离子谱。