三重四级杆质谱仪原理整合完整版
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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的结构由三个四级杆（Q1，Q2，Q3）
组成，其作用分别为：Q1作为入口四级杆，通过调整电压和磁场来选择
特定的前驱离子（precursor ion）进入系统；Q2作为碰撞池，用于离子
的碰撞解离和选择性筛选；Q3作为出口四级杆，根据质量/荷电比（m/z）对产生的离子进行进行分离和检测。
1.采样和预处理：样品通过进样系统进入色谱柱进行分离。
在进样之前，可以对样品进行前处理，如样品制备、固相萃取等。
3. 离子化：分离后的化合物分子进入质谱部分，通常采用电喷雾（electrospray ionization，ESI）或大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization，APCI）等离子化方式进行离子化。
离子
化过程中，化合物分子失去或获得一个或多个电子而变成带电离子。
4. 离子的选择性解离：离子进入Q2碰撞池后，在与碰撞气体（collision gas）碰撞的过程中发生解离反应。
这些反应是高度选择性的，只能发生在特定离子对中。
5.质谱分析：环境中的离子经过Q3四级杆的分离后，根据其质量/荷
电比（m/z）和强度进行检测。
通过对质谱图的分析，可以确定样品中存
在的化合物种类和含量。
总之，三重四级杆液相色谱质谱联用仪通过液相色谱和质谱的联用，
结合分离和离子化技术，实现了复杂样品的分离、检测和分析。
其原理和
操作流程相对复杂，但能够提供高灵敏度和高选择性的分析结果，广泛应
用于食品安全、环境监测、药物分析等领域。
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
三重四级杆质谱仪原理详解
三重四级杆质谱仪原理详解
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
空间串联的质谱
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
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，
三重四级杆质谱仪原理详解
一个单四极杆质谱仪
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
四极杆质量过滤器如何工作的？
三重四级杆质谱仪原理详解
四极杆质量过滤器稳定性图表
三重四级杆质谱仪原理详解
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
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
空间串联的质谱
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
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，
三重四级杆质谱仪原理详解
一个单四极杆质谱仪
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
四极杆质量过滤器如何工作的？
三重四级杆质谱仪原理详解
四极杆质量过滤器稳定性图表
三重四级杆质谱仪原理详解
马修稳定图
选择性离子监测与全扫描对比
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
三重四级杆质谱仪原理(全)
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
• SRM • MRM
QQQ的优点（选择性、灵敏度和速度）
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）
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。
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。
三重四极杆质谱工作原理
三重四极杆质谱工作原理
三重四级杆质谱仪的工作原理是，对待测化合物分子在电离源电离，生成分子离子，通过第一个四极杆进行选择，基于化合物的质荷比将目标化合物选择出来。
之后进行碰撞池进行碎裂，在碰撞池里，化合物生成一系列确定组成的碎片离子。
碎片离子进行第三个四极杆进行选择，通常会选出两对稳定的碎片离子，进行定性定量。
将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来，就得到一张质谱图。
由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图，因此将所得谱图与已知谱图对照，就可确定待测化合物。
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。
三重四级杆质谱仪原理详解
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）
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
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在多QQ级Q质中谱进：行中中性性丢丢失失扫扫描描，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。
• 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
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
酸性氯代除草剂的基本知识
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）
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
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在多QQ级Q质中谱进：行中中性性丢丢失失扫扫描描，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。
• 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
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
酸性氯代除草剂的基本知识
三重四级杆质谱仪原理详解
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。
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。
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。
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）。
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：
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
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。
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。
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。
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）。
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：
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
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（Triple-quadrupole Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS/MS）是一种高度精确和灵敏的仪器，常用于分析和定量化复杂样品中的化合物。
它结合了气相色谱（GC）和质谱（MS）两种技术，能够同时进行分离和识别分析。
1.样品进样和挥发分离：样品首先通过进样系统输入到气相色谱柱中。
在柱中，样品中的化合物将根据其挥发性和亲水性被逐渐分离。
通常使用一种适合分析物性质的固定相柱进行分离。
2. 气相色谱分离：进样后，样品被带着进入热化学分离器（Split/splitless injector），在该装置中，样品被加热和挥发，然后进入色谱柱中。
色谱柱通常是一个长而细的管道，它具有一种固定相，能够将混合物中的化合物按照其亲水性和挥发性进行分离，更具有一定的选择性。
3.质谱分析：在色谱柱分离的同时，化合物分子被不断离子化，然后进入质谱检测器中。
质谱检测器通常是一个四级杆的装置，由一个正极（称为离子源）和一个负极（称为离子接收器）之间的电场组成。
离子源会将进入其中的化合物分子加热，使其失去电子并生成离子。
这些离子以电动力学的方式穿越四级杆，并通过设定的过滤器进行选通，只有符合特定质量和电荷比的离子能够通过。
4. 碎片产物分析：选通的离子穿越四级杆后，进入碰撞池（collision cell），在该装置中，离子与一个辅助气体发生碰撞，从而使离子发生碎裂。
这些碎片离子会进一步根据它们的质量和电荷比被四极杆过滤，只有特定的碎片离子能够通过。
通过一系列过滤器和离子多重器，只有特定的色谱信号和离子信号才能到达检测器。
5.数据分析和解释：根据离子信号的时间和强度，仪器会生成一个质谱图谱。
该图谱是一个一维的“质量/电荷比-信号强度”曲线，通过该曲线可以识别和定量样品中的化合物。
三重四级杆GC-MS/MS联用仪可广泛应用于药物分析、环境污染物的检测、食品安全和病毒诊断等领域。
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)
动态范围
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
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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。
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
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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详解
❖ 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。
16
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
– 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
24
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,第二个在全扫描监测模式
25
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。
26
QQQ在多QQ级Q质中谱进:行中中性性丢丢失失扫扫描描,Q1和Q3分析器的结合使灵
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
33
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
34
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
❖ 结构阐述
用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
16
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
– 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
24
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,第二个在全扫描监测模式
25
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。
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QQQ在多QQ级Q质中谱进:行中中性性丢丢失失扫扫描描,Q1和Q3分析器的结合使灵
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
33
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
34
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(1)
三重四极杆不是最好的猎取质谱图的仪器，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〕所猎取的质谱图 那么
有说服力〔定性〕
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。
• 在质量分析器里所产生的离子是依据他们的质荷 比(m/z).进展分别的
质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素养量簇中丰度最大的离子可能不 是最低同位素养量。留意这个变化是同位素分布，它将影响你分析的结果。
质量分析器的性能特点
• 2023ppm
•
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
•
• SRM
•
• MRM
• QQQ的优点〔选择性、灵敏度和速度
质量分析: 根本根底学问
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一样的，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比照
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丧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〕所猎取的质谱图 那么
有说服力〔定性〕
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。
• 在质量分析器里所产生的离子是依据他们的质荷 比(m/z).进展分别的
质荷比
与小分子不同，一个更大分子的同位素养量簇中丰度最大的离子可能不 是最低同位素养量。留意这个变化是同位素分布，它将影响你分析的结果。
质量分析器的性能特点
• 2023ppm
•
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
•
• SRM
•
• MRM
• QQQ的优点〔选择性、灵敏度和速度
质量分析: 根本根底学问
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一样的，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比照
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丧失扫描和母子扫描模 式具有最好的灵敏性和准确性。
三重四级杆质谱仪原理详解
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一个单四极杆质谱仪
44
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。
45
四极杆质量过滤器如何工作的？
46
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
47
选择性离子监测与全扫描对比
48
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
三重四级杆质谱仪原理
1
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）
2
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
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。
15
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。
21
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。
22
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:
一个单四极杆质谱仪
44
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。
45
四极杆质量过滤器如何工作的？
46
四极杆质量过滤器稳定性图表
马修稳定图
47
选择性离子监测与全扫描对比
48
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
三重四级杆质谱仪原理
1
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）
2
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
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。
15
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。
21
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。
22
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:
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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）
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。
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
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）。
• 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。
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
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
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， 低聚核苷酸以及酯类药物类的分子等的测定。
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。
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Fra bibliotek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。
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。
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。
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)
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 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。
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
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。
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
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
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 用主要的分裂机理方式解释CID谱图。
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
质量分析: 基本基础知识