质量分析器

四、离子阱( Ion Trap )
被称作 “四级杆的三维形式”
由两个端盖电极和位于它们之间的类似四极杆的环电极构成。端盖电极施加直流电压 或接地, 环电极施加射频电压( RF) , 通过施加适当电压就可以形成一个势能阱( 离 子阱) 。根据RF 电压的大小, 离子阱就可捕获某一质量范围的离子。离子阱可以储 存离子, 待离子累积到一定数量后, 升高环电极上的RF电压, 离子按质量从高到低的 次序依次离开离子阱,被电子倍增监测器检测。
五、傅立叶变换离子回旋共振 (FT-ICR)
原理
FT-ICR MS 将离子源产生的离子 束引入ICR中,随后施加一个涵盖 了所有离子回旋频率的宽频域射 频信号。在此信号的激发下, 所 有离子同时发生共振并沿着一个 半径逐渐增大的螺旋型轨迹运动。
当运动半径增大到一定程度之后停止激发,所有离子都同时从共振状态回落, 并且在检测板上形成一个自由感应衰减信号,即像电流(image current)，被 电学仪器放大和记录。得到的像电流是包括了所有离子自由感应衰减信息的 时域信号，在经过傅立叶转换以后就可以获得一个完整的频率域谱。而离子 的质荷比与其共振频率具有一一对应关系,因此我们可以方便地得到通常的 以质荷比为横坐标的质谱图。
六、飞行时间质量分析器(TOF)
核心部分—离子漂移管
原理：用一个脉冲将离子源中的离子瞬间引出，经加速电压加速，它 们具有相同的动能而进入漂移管，质荷比最小的离子具有最快的速度 因而首先到达检测器，质荷比最大的离子则最后到达检测器。
三、四级杆质量分析器 (quadrupole mass analyzer)
四级杆质量分析器基本原理
离子源
X+,X-
mabove m mbelow
RF/DC RF/DC
离子源Leabharlann Baidu
质量分析器
检测器
四极杆作为质量过滤器
±（U - V cosωt）
±（U +V cosωt）
棒状电极上加一个直流电压 ( DC ) 和一个射频电压( RF ), 两对电极之间的电位相反。对于 给定的直流和射频电压, 只有特 定质荷比的离子能够通过并到达 检测器, 其他质荷比的离子则与 电极碰撞湮灭。改变DC/RF, 可 以实现质谱扫描功能。
双聚焦质量分析器是目前 高分辨质谱中最常用的质 量分析器！！！
一束具有能量分布的离子束，经过扇形静电场的偏转后，离子按能量的大小顺 次排列。因静电场与静磁场一样具有能量色散作用，因此如果使二者的能量色 散数值相等、方向相反，离子在通过扇形电场和扇形磁场之后即能达到能量聚 焦；加上方向聚焦作用，就是“双聚焦”。 离子在方向、能量都聚焦的情况下，质谱可达到高分辨！
应用
单聚焦质量分析器的结构简单，操作方便，但分辨率低 （一般为500以下），主要用于同位素测定。
为提高仪器的分辨率，质量分析器除了应用一个扇形磁场之外，还加上 一个扇形电场 (静电分析器，ESA)，这就构成了双聚焦质量分析器。
二、双聚焦质量分析器 (double focusing mass analyzer)
特点：
① 傅立叶变换质谱计的分辨率极高，远远超过其它质谱计。在 m=1000u时，商品仪器的分辨率可超过 1106 ；
② 可完成多级（时间上）串联质谱的操作，由于它可提供高分 辨的数据，因而信息量更丰富；
③ 一般采用外电离源，可采用各种电离方式，便于与色谱仪联 机；
④ 灵敏度高、质量范围宽、速度快、性能可靠等。
已经证实，由一点出发的、具有相同质荷比的离子，以同一速度但不同角度进入磁场 偏转后，离子束可重新会聚于一点，即静磁场具有方向聚焦作用，因而称为单聚焦质 量分析器。
单聚焦质量分析器的缺点：
前面讨论的是理想情况，事实上，离子在加速之前其动能并非绝对为 零；同一质荷比的离子，由于初始动能的差别而使其经磁场偏转后不 能准确地聚焦于一点，因此仪器的分辨率不是很高。
当一组由电离源(化学电离源或电子轰击源) 产生的离子由上端小孔进入阱中后,离 子储存于RF和DC形成的电场中；射频电压开始扫描,陷入阱中离子的轨道则会依次发 生变化而从底端离开环电极腔,从而被检测器检测。
优点及用途
1、单一的离子阱可实现多级串联质谱MSn； 2、结构简单,性价比高； 3、灵敏度高,较四极质量分析器高10～1 000 倍; 4、质量范围大(商品仪器已达6 000)。 这些优点使得离子阱质谱计在物理学、分析化学、医学、 环境科学、生命科学等领域中获得了广泛的应用。
内容
➢单聚焦质量分析器 ➢双聚焦质量分析器 ➢四极杆质量分析器 ➢离子阱质量分析器 ➢傅立叶变换离子回旋共振（FT-ICR） ➢飞行时间质量分析器（TOF）
一、单聚焦质量分析器 (single focusing mass analyzer)
可以是180 90 60 等
仅用一个扇形磁场，实 际上是处于扇形磁场中 的真空扇形容器，因而 也称为磁扇形分析器
单聚焦质量分析器原理
在离子源中形成的各种离子被加速电压加速，
获得动能；加速后的离子进入磁场，在磁场作
用下作圆周运动，洛伦兹力提供向心力:
zeV 1 mv 2 2
ze vB m v 2 r
m/z r2B2e 2V
我们在进行质谱分析时需顺次确定各种质荷比的离子的强度，检测器置于固定的位置，
即r为常数；可以固定V，扫描B，从而得到所有m/z离子的质谱图。
优点
四级杆质量分析器是一种无磁 分析器，体积小，重量轻，操 作方便，扫描速度快，分辨率 较高，适用于色谱—质谱联用 仪器。
应用
四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计 之一。在气相色谱-质谱( GC/MS)和液相色谱-质谱(LC/MS) 联用仪中,四极杆是最常用的质量分析器之一。在研究级应 用中,常涉及质谱仪器多级串联系统MSn,而四极杆质谱计则是 MSn 实验中最常用的质谱计类型之一；例如：三级四极杆串 联质谱。
质谱质量分析器简介及应用
有机质谱示意图
GC 或 LC
接口
离子源
质量分析器
检测器 PC
将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱
目的
质量分析器是质谱仪器的核心，由质量分析 器的不同构成了不同种类的质谱仪器。由于不 同类型的质谱仪器有不同的原理、功能、指标、 应用范围，还涉及到它们可能有不同的实验方 法，因而有必要了解各种质谱分析器。