四极杆质量分析器原理
四极杆质谱原理
四极杆质谱原理
四极杆质谱仪是一种常见的质谱仪，它的原理基于离子在电场和磁场中的运动。
以下是四极杆质谱仪的基本原理：
1. 离子产生：首先，将待分析的样品送入离子源，在离子源中样品被离子化，产生带正电荷或负电荷的离子。
2. 离子聚焦：产生的离子通过离子导入系统进入四极杆质量分析器。
四极杆由四根平行的金属杆组成，它们之间施加有射频电压和直流电压。
射频电压产生的电场使离子在四极杆中振动。
3. 质量分离：在四极杆中，离子的运动受到电场的影响，只有特定质量的离子能够通过四极杆的稳定区域，并到达检测器。
不同质量的离子具有不同的振动频率，因此可以通过调节射频电压的频率来选择特定质量的离子通过四极杆。
4. 离子检测：通过四极杆的离子最终到达检测器，检测器将离子转化为电信号，并将其放大和记录下来。
5. 数据分析：获得的离子信号经过计算机处理和分析，可以得到样品中各种离子的质量、丰度和相对比例等信息，从而实现对样品的定性和定量分析。
四极杆质谱仪具有高灵敏度、高分辨率、快速分析等优点，广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域的分析和研究。
四级杆原理(共5张PPT)
极 会场打）到。 四极杆上。
三重四极杆定量：串联的四极杆定量是以Q3分离产生的碎片峰 （子离子）来定量，但是这一子离子是由Q1分离产生的母离子经 过Q2碰撞室所产生的特征性碎片离子。先找到母离子的最佳质谱条件，
然后对母离子进行打碎，优化碰撞能量，得到其特征性的子离子。最后 利用该质谱条件和该母离子→子离子对进行定量。定量时根据峰面积来
加工的电极杆以及分别施加于x、y方向两组直流电压 室 MR所M产：生m的ult特ip征le 性rea碎c片tio离n m子o。nitoring 多反应监测就是串联质谱监测多对母离子/子离子的情况。
先找到母离子的最佳质谱条件，然后对母离子进行打碎，优化碰撞能量，得到其特征性的子离子。 定三量重时 四根级据杆峰质面谱积是来进计行算单的一质,因荷为比峰扫面描积很指灵峰敏高的和质保谱留系时统间，的因积此分适值合，选代用表M相R对M含分量析。来进行定量。
和射频电压组成的电场分析器，直流电压和射频电压 最四后极利 杆用分该析质器谱是条四件极和杆该质母谱离的子核心→。子离子对进行定量。
最三后重利 四用级该杆质谱条是件进和行该单母一离质子荷比→扫子描离很子灵对敏进的行质定谱量系。统，因此适合选用MRM分析来进行定量。
提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是 四先极找杆 到分母析离器子是的四最极佳杆质质谱谱条的件核，心然。后对母离子进行打碎，优化碰撞能量，得到其特征性的子离子。
最后利用该质谱条件和该母离子→子离子对进行定量。 最它后是利 由用四该根质精谱密条加件工和的该电母极离杆子以及→分子别离施子加对于进行x、定y方量向。两组直流电压和射频电压组成的电场分析器，直流电压和射频电压提供了离子在分
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。
四极杆质谱仪
四极杆质谱仪：介绍、原理及优劣势的专业技术知识点分析报告一、引言四极杆质谱仪是质谱分析中常用的一种仪器，具有较高的灵敏度和分辨率，被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。
本文将详细介绍四极杆质谱仪的原理、结构、优劣势以及应用场景，帮助读者更好地理解和使用这种仪器。
二、四极杆质谱仪介绍四极杆质谱仪主要由离子源、四极杆质量分析器和检测器组成。
离子源的主要作用是将样品电离产生带电粒子，四极杆质量分析器则对离子进行筛选和聚焦，根据离子的质量数将其分离，最后由检测器检测并输出信号。
三、四极杆质谱仪原理四极杆质谱仪的原理主要是利用电场和磁场对离子进行聚焦和分离。
在电场中，离子会受到电场力的作用，沿着电场方向加速或减速。
而在磁场中，离子会受到洛伦兹力的作用，沿着垂直于电场方向的轨迹发生偏转。
通过控制电场和磁场的变化，我们可以使不同质量的离子聚焦在不同的位置上，从而实现离子的分离。
四极杆质量分析器是四极杆质谱仪的核心部件，它由四根平行金属杆组成，每两根杆组成一对，形成两个平行的电场。
在电场作用下，离子以螺旋轨迹运动，经过四极杆质量分析器时，不同质量的离子受到不同的电场力作用，导致它们的运动轨迹发生变化。
质量数越大的离子受到的电场力越大，轨迹变化也越大，从而实现了离子的分离。
五、四极杆质谱仪优劣势优势：（1）灵敏度高：四极杆质谱仪可以检测到低浓度的样品，对于微量元素的检测具有很高的灵敏度。
（2）分辨率高：通过控制电场和磁场的变化，可以实现不同质量离子的分离，分辨率较高。
（3）应用广泛：四极杆质谱仪被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。
（4）可重复性好：四极杆质谱仪的测量结果具有很好的可重复性，有利于实验结果的比较和分析。
劣势：（1）对样品有一定要求：对于某些难以电离的样品，四极杆质谱仪可能无法得到准确的测量结果。
（2）仪器成本高：四极杆质谱仪的价格较高，对于一些实验室来说是一笔不小的投资。
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。
四极杆质量分析器原理
四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。
2.等电势面是一个马鞍面。
3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。
4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。
第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。
3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
四极质谱仪工作原理
四极质谱仪工作原理
四极质谱仪是一种基于电场和磁场作用的质谱仪。
其工作原理如下：
1、样品进样：样品通过进样系统被引入四极质谱仪中。
2、加速和聚焦：样品中的离子首先被加速，使其能量增加。
然后通过聚焦系统将离子聚焦成一个束流。
3、预选：通过在离子束前放置衍射装置，只允许特定质荷比的离子通过，其他离子则被屏蔽。
4、四极杆：离子束经过四极杆，四极杆由交替放置的四个导电棒组成，产生较强的电场和磁场。
电场控制离子在X方向上的运动，磁场控制离子在Y方向上的运动。
通过调整电场和磁场的大小和极性，可以选择特定质荷比的离子通过四极杆。
5、检测器：通过四极杆后，允许通过的离子进入检测器。
常用的检测器包括离子多道器、法拉第杯和微通道板。
6、数据分析：检测器测得离子的质量和相对丰度，然后通过数据分析软件处理得到样品中各种离子的质量和相对丰度信息。
质谱部件：四极杆分析器的原理与应用
四极杆分析器四极杆分析器是四极杆质谱的核心。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
四极杆是由四根精密的棒状电极分别施加两组高频高压射频信号组成的电场分析器双曲面四极杆四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1、沿着x 和y 轴对称2、等电势面是一个马鞍面3、（0，0）点电势为0V ，而且是等电势马鞍面的鞍点4、带电粒子在其中受到的x 方向的作用力与粒子和x 轴的距离成正比，这是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x 或者y 的方向具有像弹簧一样回覆力，可以拴住离子的运动范围。
由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r 0的2倍加工，并且长度一般在r 0的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
HP 公司早期的合金双曲面四极杆（HP5970 GCMS ）目前，安捷伦公司的1997年以后的四极杆质谱仪均采用了石英镀金双曲面的四极杆（毕竟投资非常巨大，他们不会随便放弃的）；Finnigan 公司的TSQ 质谱中也采用了不锈钢的双曲面四极杆。
三重四级杆质谱仪原理
三重四级杆质谱仪原理
三重四级杆质谱仪是一种常用的质谱分析仪器，它通过对离子在电场和磁场中
的运动轨迹进行控制和分析，实现对样品中各种离子的分离、检测和定量分析。
其原理主要包括离子源、质量分析器、离子检测器等部分。
首先，样品通过离子源被离子化，生成带电的离子。
离子源通常采用电子轰击
或化学离子化的方式，将样品中的分子或原子转化为带电离子。
然后，这些带电离子被加速器加速，并进入质量分析器。
质量分析器是三重四级杆质谱仪的核心部分，它由四根金属杆构成，分别为三
级四极杆和一个偏转器。
在质量分析器中，通过施加交变电压和直流磁场，可以实现对不同质荷比的离子进行筛选和分离。
这样，不同质量的离子就可以被分离出来，从而实现对样品的分析和检测。
最后，分离后的离子被送入离子检测器进行检测和信号采集。
离子检测器通常
采用离子倍增器或者微通道板检测器，能够将离子转化为电子信号，并放大、采集这些信号。
通过对这些信号的分析和处理，可以得到样品中不同离子的种类和相对丰度，实现对样品的定性和定量分析。
总的来说，三重四级杆质谱仪通过对离子的分离和检测，实现了对样品的高灵
敏度、高分辨率的分析。
它在生物医药、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用，为科研和生产提供了重要的分析手段。
同时，随着技术的不断发展，三重四级杆质谱仪的性能也在不断提升，为更多领域的分析提供了更好的支持。
综上所述，三重四级杆质谱仪原理的深入理解对于质谱分析技术的应用具有重
要的意义。
只有深入理解其原理，才能更好地应用和推广这一技术，为科研和生产提供更好的支持和帮助。
三重四极杆液质联用仪原理
三重四极杆液质联用仪原理三重四极杆液质联用仪原理是一种用于物质分析的仪器，它结合了液相色谱技术和质谱技术的优势，可以对样品中的化合物进行分离、识别和定量分析。
其原理主要包括样品的进样、分离与电离、质谱检测以及数据分析等过程。
首先，样品进样是三重四极杆液质联用仪中的一个重要步骤。
样品可以通过进样器经过准确的定量加入进入液相分离柱中，通常采用高效液相色谱（HPLC）系统。
同时，在进样过程中，还可以通过添加内标物，以提高定量分析的准确性。
接下来，样品在液相分离柱中进行分离与电离。
在液相分离中，样品组分会根据其化学性质被柱填充物吸附与释放，从而发生分离。
这个过程通常是在高效液相色谱柱（HPLC柱）中进行的，可以根据需要选择不同类型的柱、填料和流动相来实现样品组分的分离。
分离后的样品组分通过柱后端的电喷雾（ESI）等方式进行电离，转化为带电离子，以便在质谱中进行检测。
然后，电离后的样品组分进入质谱检测器进行分析。
三重四极杆质谱仪（Q-MS）是最常用的质谱检测器，它由一个击穿离子源和一个三重四极杆系统组成。
在击穿离子源中，通过电场将电荷交换气体（通常是氮气或甲烷）与带电样品分子碰撞，从而形成气相离子。
这些离子进入质谱仪的四极杆中，在不同的电场和磁场作用下，根据其质量/荷比，进一步进行分离、扫描和检测。
最后，得到的质谱信号通过数据采集系统与计算机进行处理和分析。
这包括峰识别、峰面积计算和定量分析等操作。
通过与已知标准物质的比对，可以确定样品中的目标化合物的含量。
三重四极杆液质联用仪的原理基于液相色谱和质谱的相结合，通过样品的分离和电离，将样品中的复杂化合物分子转化为离子，然后根据离子的质荷比进行分析。
这种手段具有高灵敏度、高选择性和高分辨率等特点，在药物分析、环境分析和食品安全等领域有着广泛的应用。
四极杆-静电场轨道阱质谱-概述说明以及解释
四极杆-静电场轨道阱质谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述四极杆-静电场轨道阱质谱技术是一种先进的质谱分析方法，它结合了四极杆质谱仪和静电场轨道阱的优点，并在质谱领域中展现出巨大的潜力。
四极杆质谱仪是一种基于质荷比分离原理的仪器，通过电场和磁场的相互作用将离子按照质荷比进行分离和检测。
然而，四极杆质谱仪在强杂散磁场下具有较小的分辨能力，不能有效地分离高质量的离子。
为了克服这一限制，静电场轨道阱质谱技术应运而生。
静电场轨道阱是一种通过电场力将离子束束聚并在特定轨道上运动的装置。
其核心原理是利用电场在平面上形成稳定的力场，将质量相同但荷量不同的离子分离。
相对于四极杆质谱仪，静电场轨道阱具有更好的分离能力和分辨率，并且可以实现更高的质谱灵敏度和质谱速度。
通过将四极杆和静电场轨道阱结合在一起，四极杆-静电场轨道阱质谱技术充分发挥了二者的优点。
它不仅能够实现离子的高效分离和检测，还能够提高质谱仪的分辨率和质谱灵敏度。
此外，四极杆-静电场轨道阱质谱技术还具有更广泛的应用前景，可以应用于生物医药、环境分析、食品安全等领域。
本文将详细介绍四极杆-静电场轨道阱质谱技术的原理和应用前景，并总结结论。
通过对这一先进技术的深入了解，我们可以更好地认识和掌握质谱分析领域中的最新进展，为科学研究和实际应用提供有力支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在向读者概述本文的组织结构，帮助读者更好地理解和阅读本文内容。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分将对本文的主题进行概述，并介绍文章的结构和目的。
首先，我们将对四极杆-静电场轨道阱质谱进行简要介绍，包括其概念和应用领域。
接着，我们将详细介绍本文的结构，以指导读者在阅读过程中更好地理清思路和掌握文章内容。
最后，我们将明确本文的目的，即探讨四极杆-静电场轨道阱质谱的原理和应用前景。
正文部分将详细介绍四极杆-静电场轨道阱质谱的相关知识和原理。
四极杆质量分析器原理
Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么？四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。
2.等电势面是一个马鞍面。
3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。
4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。
第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。
3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
四极杆质量分析器原理
四极杆质量分析器原理四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核⼼，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。
它是由四根精密加⼯的电极杆以及分别施加于x、y⽅向的两组⾼压⾼频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲⾯也可以是圆柱型的电极；⾼压⾼频信号提供了离⼦在分析器中运动的辅助能量，这⼀能量是选择性的——只有符合⼀定数学条件的离⼦才能够不被⽆限制的加速，从⽽安全的通过四极杆分析器。
2.四极杆技术精要四极杆是⼀个古⽼的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲⾯围成的电场可以筛选离⼦。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全⼀致；⾼压⾼频射频信号分别加载在⽔平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
⽆线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每⼀个瞬间，四极杆内每⼀点的电势可以计算为：这是⼀个马鞍⾯的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发⽣着变化：U是四极杆电极上的最⼤直流电压，⽽V是电极上的最⼤射频交流电压。
离⼦就在这⼀变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。
2.等电势⾯是⼀个马鞍⾯。
3.（0，0）点电势为0V，⽽且是等电势马鞍⾯的鞍点。
4.带电粒⼦在其中受到的x⽅向的作⽤⼒与粒⼦和x轴的距离成正⽐。
第四点是⾮常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的⽅向具有像弹簧⼀样回复⼒，可以拴住离⼦的运动范围。
3.四极杆的加⼯技术由于实际试验中不可能使⽤⽆限⼤、⽆限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加⼯，并且长度⼀般在r的50倍左右（这样四个杆⼦之间的空隙视⾓仅有1度）。
四级杆质谱
四级杆质谱
四级杆质谱仪是质谱分析的一种仪器，其特点如下：
1. 工作原理：质谱分析是一种测量离子质荷比的分析方法。
在离子源中，试样中的各组分发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。
在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
2. 结构特点：四极杆质谱计属于动态质谱，由于仅利用纯电场工作，无需涉及磁场，其结构简单，重量较轻。
仅要求离子入射能量小于某一上限，不要求入射离子实现能量聚焦，从而可引入结构简单、高灵敏度的离子源，并且适用于具有一定能量分散的离子，如二次离子。
扫描速度快，可通过调节电参量实现仪器灵敏度和分辨本领的调整，同一台仪器可满足不同的分析要求。
3. 应用：四极杆质谱是最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一，常被用于气相色谱质谱（GC/MS）和液相色谱质谱（LC/MS）联用仪中。
四级杆质谱仪是一种高效、灵敏、应用广泛的质谱分析仪器。
四级杆质谱原理
四级杆质谱仪检测原理（摘录）
马绍方程是解释经过离子源的带电粒子，如何能通过四极杆质量分析器的。
四极杆是四根带有直流电压和射频电压的金属杆构成，形成了一个四极电场，带电粒子要经过这个四极电场，会用到马绍方程。
被EI离子源轰击掉电子，使气体分子变成正离子，正离子通过四极杆之后，打到检测器上，检测器会有一个停留时间（dwell time），带电粒子不断地打击到检测器上，检测到信号，告诉控制箱和电脑。
举个例子来说，四极杆质谱检测空气中的氮气和氧气。
当四极杆上参数设置M/Z=28能通过的时候，检测到N2的信号；四极杆上参数设置M/Z=32能通过的时候，检测到O2的信号。
我们直观的想象，50%N2与50%O2应该得到的信号是一样的，但实际的情况是在离子源那里N2和O2被轰击掉一个电子的比例，以及多少能进入四极杆这个是不一样的，我们认为他们有不同的灵敏度系数。
当检测到的信号除以这个灵敏度系数，所得到的数值认为是相对准确的信号强度。
理论上来说每种物质的灵敏度系数应该是一样的，实际过程中不同的气体组分、含量的差异对灵敏度系数会有一定的影响，但是不大。
我们要做定量的时候，就需要把质谱得到的信号除以各自的灵敏度系数，这个才是真实的相对强度，我们用各组分求和来计算各自所占的比例。
四级杆质谱原理
四级杆质谱原理
四级杆质谱（Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry，简称FT-ICR MS）是一种高分辨质谱技术，主
要用于分析复杂的化学样品。
它利用磁场中离子的旋转和振荡来分离和测量不同荷质比的离子。
该技术具有极高的分辨率和灵敏度，能够检测到极微量的化合物。
FT-ICR MS的核心部分是四级杆磁铁，其结构类似于一个罗
氏飞轮。
离子在四级杆磁场中做旋转和振荡运动，其运动速度和频率与离子的质荷比相关。
通过调节外加的垂直电场和磁场的强度，可以让具有不同质荷比的离子在四级杆中保持稳定的运动。
在质谱仪中，高频电场会扰动离子的径向运动，使其振荡。
当电场频率与离子的固有振荡频率匹配时，离子会吸收能量，从而产生共振。
这就是离子循环共振（ion cyclotron resonance，ICR）的原理。
共振频率与质量和电荷有关，因此可以根据吸
收信号的频率确定离子的质量。
FT-ICR MS的核心原理是将离子的振荡信号转换成电信号，
并利用Fourier变换将时域信号转换成频域信号。
通过对频域
信号进行分析，可以得到离子的精确质量，并进一步推断出其组成和结构。
由于Fourier变换的特性，FT-ICR MS具有极高
的分辨率和灵敏度，能够检测到质量差异非常细微的分子。
总之，FT-ICR MS利用四级杆磁铁中离子的旋转和振荡运动，通过离子循环共振和Fourier变换来实现对离子质量的精确测
量。
这种技术在生物医学、环境分析、材料科学等领域有着广泛的应用。
四极杆分辨率计算
四极杆分辨率计算（原创版）目录1.引言2.四极杆的结构和工作原理3.四极杆分辨率的定义和计算方法4.四极杆分辨率的提高方法5.结论正文1.引言在质谱分析技术中，四极杆质量分析器是一种常用的质量分析设备。
其主要由四个电极组成，分别是两个入口电极和两个出口电极。
样品离子在电场的作用下，经过四极杆的质量分析，可以获得不同质量的离子信息。
四极杆分辨率是评价其质量分析能力的重要指标，它直接影响到质谱分析结果的准确性。
2.四极杆的结构和工作原理四极杆质量分析器主要由两个入口电极、两个出口电极组成。
样品离子在入口电极产生，经过电场的作用，进入四极杆。
在四极杆内部，离子受到不同电场的作用，从而产生不同的运动轨迹。
经过出口电极后，离子被收集并记录。
四极杆的分辨率主要取决于其电极的形状、间距和工作电压等因素。
3.四极杆分辨率的定义和计算方法四极杆分辨率是指在特定条件下，四极杆能够分辨两个相邻离子质量的能力。
通常用半高宽（FWHM）或峰谷分辨率（Rs）来表示。
FWHM 是指离子峰的半高宽，Rs 是指两个相邻离子峰之间的谷深度。
四极杆分辨率的计算方法主要有两种：一种是根据实验数据进行拟合，另一种是根据理论模型进行计算。
实验数据可以通过测量离子峰的形状和强度得到，理论模型则需要考虑四极杆的结构和工作电压等因素。
4.四极杆分辨率的提高方法提高四极杆分辨率的方法主要有以下几种：（1）优化电极形状和间距：通过改变电极的形状和间距，可以改变离子在四极杆内部的运动轨迹，从而提高分辨率。
（2）改变工作电压：工作电压的大小会影响离子在四极杆内部的运动速度，从而影响分辨率。
通过适当调整工作电压，可以提高四极杆的分辨率。
（3）降低离子源的温度：降低离子源的温度可以降低离子的热运动，从而减小离子在四极杆内部的碰撞，提高分辨率。
（4）增加离子传输时间：增加离子传输时间可以使离子在四极杆内部的运动更加稳定，从而提高分辨率。
5.结论四极杆质量分析器是质谱分析中常用的质量分析设备，其分辨率对于质谱分析结果的准确性具有重要影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么？四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。
它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。
四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。
2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。
早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。
双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。
无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。
离子就在这一变化的电场中运动。
这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。
2.等电势面是一个马鞍面。
3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。
4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。
第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。
3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。
HP公司早期的合金双曲面四极杆（HP5970 GCMS）目前，安捷伦公司的1997年以后的四极杆质谱仪均采用了石英镀金双曲面的四极杆；Finnigan公司的TSQ质谱中也采用了不锈钢的双曲面四极杆。
在我国，中科科仪（KYKY）的四极杆气体分析器也采用了石英镀钼的双曲面四极杆，其性能相当于早期HP公司的产品，但是精度略差一些。
用于制造四极杆的国产金属钼杆胚料（四川）Sciex公司的陶瓷镀金四极杆由于双曲面电极的四极杆加工难度较大，需要使用精密的三坐标磨床，后来逐渐被圆柱形的电极替代，这样可以使用高精度无心磨床加工，仅相当于1维加工。
这样四极杆的加工费用会大大降低，为四极杆的普及起到了很重要的作用。
圆柱型的四极杆同样可以制作高性能的四极杆质谱，例如Sciex公司的三重四极杆便是陶瓷镀金的圆柱型四极杆。
双曲线四极杆的加工精度不如圆柱型四极杆，而且圆柱型四极杆的成本更低。
圆柱型四极杆电场的边沿会引入微量的高阶场效应，起初人们一直主观的认为不纯净的四极杆会导致四极杆性能的下降。
但是近10年来高阶场的研究指出，引入1～2%的八极场反而会增强四极杆质谱的性能。
这一点Sciex公司的研究人员有很多研究。
目前常见的圆柱型四极杆长度在100～300mm之间，半径r在2～16mm之间，的比通常在1.12～1.15甚至更高一些。
圆柱型电极的半径r和场半径r四极杆是非常精密的部件。
如果四极杆的分辨力需要达到1000，那么按照最简单的线性传递模型，四极杆的精度（包括圆度、直线性、圆柱度）、定位精度以及RF射频电源的精度都需要达到1000的数倍。
如果按照8mm直径的四极杆、5参数体系计算，四极杆的圆度至少需要优于2μm。
按照我们的测量，Sciex公司的四极杆总体的精度大约在0.6～1.5μm之间。
这样的精度要求下，四极杆的材质就十分关键了，对于高性能的四极杆（如给LCMS使用的四极杆）通常需要采用陶瓷、石英等高硬度、低膨胀的材料；而对于要求稍低的GCMS四极杆也至少要采用不锈钢316、钼等高性能合金。
4.四极杆生产厂家有四极杆分析器出售的厂家：1.Adaratech2.ASI3.Extrel4.Hiden5.Inficon6.Pfeiffer7.Reliance5.离子在四极杆分析器内的运动离子在双曲面完美四极场中的运动，可以通过简单的数学来描述：离子在x方向感受到的电场可以表示为：这样离子受到的电场力可以表示为：结合牛顿第二定律：将电场和加速度展开后，整理，这就是描述离子在双曲面四极杆电场中x方向的运动公式。
Tiny Chemistry is Physics, Tiny Physics is Mathematics.通过数值计算可以得到离子在四极杆中的飞行轨迹：离子顺利通过四极杆质量分析器离子没有通过四极杆质量分析器，撞死在电极表面6.四极杆与离子阱的精度差异由于不能通过四极杆的离子消耗在四极杆的表面上，也就是四极杆的表面参与了选择离子的过程，与离子有直接的接触，导致电极表面需要的制造加工水平相当的高。
一方面四极杆的表面需要尽可能高的近似于双曲线，即几何精度很高；另一方面四极杆的表面处理要考虑到与离子的直接接触，二次离子效应要低，耐污染，即微观结构优化。
两片式PCB平板线型离子阱的电场中心有很好的双曲线性质相比之下，离子阱由于先将离子冷却在中心，再选择性的从小孔激发出所需离子，所以离子理论上并不需要与电极表面接触。
由于离子处于分析器的中心，而电场具有自动平滑过渡的性质，这样离子阱的集合形状并不十分严格：双曲线、圆、圆柱甚至平面以及各种形状的混合电极都有报道实现离子阱的功能。
同时，也正是由于理论上离子与电极不直接接触，对电极表面的性质并不十分严格的要求。
实践中，离子阱的加工精度比四极杆的低一个数量级即可（即5～15微米）7.古老的Mathieu方程，现代的解早在1860年代，数学家Émile Léonard Mathieu就研究过这种类型的微分方程，并且给出了非常完备的解。
后来为了纪念此人，这类方程就称为马修方程。
马修方程的形式可以表示为：ξ是其中的无量纲时间参数。
与我们的方程比较之后，我们可以得到离子在双曲面四极场中的无量纲形式参数a和q，这两个参数可以简化方程的解的形式，讨论很方便。
a是代表直流强度的参数，而q是代表射频交流强度的参数。
a和q的特点是：1.质量大的离子a、q值小。
2.射频频率高时a、q值小。
3.四极杆粗或者场半径大时a、q值小。
4.射频或者直流大时，a、q值分别大。
后面我们会看到，由于四极杆工作点在a、q值较大的地方，所以对于四极杆质谱仪而言，大m/z、高频率、粗杆子比较难做，高压射频和直流也很难实现。
8.四极场的稳定区150年前，Mathieu就给出了四极场的稳定区域。
在这些区域中运动的离子它的振幅总是在有限的空间内部。
稳定区域可以在a和q的坐标系中表示出来：一维马修（Mathieu）方程的解分为若干个稳定叶片下面就是要加入y方向的稳定性。
y方向的稳定图刚好是x方向的稳定图上下颠倒一下，相位差180度。
综合考虑x和y方向的稳定性，我们可以得到双曲面四极杆的稳定图。
四极杆稳定区域以及特殊点高压直流电和高压射频总是比较难实现的，所以通常我们只是选择离原点最近的稳定区域工作。
这个区域就是第一稳定区，其他稳定区也有人在尝试，但是实际应用比较少（可以做高分辨的H和He同位素分辨）。
四极杆第一稳定区的特点：1.沿着x和y轴上下左右对称，所以通常我们只需要计算第一象限就可以了2.与x轴有两个交点，分别是（0.908，0）和（0，0）3.顶点点位于（0.706，0.237）四极杆的第一稳定区是现代质谱常用的工作区域。
按照离子的稳定程度，它分为4种类型：1.x和y方向都稳定的区域2.x方向稳定的区域3.y方向稳定的区域4.x和y方向都不稳定的区域能通过四极杆的离子必须集中在x和y方向都稳定的区域，也就是绿色的区域。
9.针尖上的舞蹈请注意q和a的公式，在确定的直流U和射频V下，四极杆中的离子的稳定性表示在稳定图上时总是在一条直线上。
而这条直线的位置取决于直流和射频的关系：1.这条直线通过原点2.直线的斜率取决于直流和交流的比例3.m/z小的离子距离原点较远，而大的离子距离原点较近直流和射频确定的情况下，离子在稳定图上的排布在一条直线上结合双曲面四极杆电场的稳定图以及离子在稳定图上的排布，如果我们要想从离子束中过滤出单个离子，我们必须让离子排布的直线擦过稳定图的顶点。
这时所有离子只有处于稳定图顶点的那种可以稳定通过（原点处的离子需要m/z 无穷大），而其他的会在x或者y方向不稳定，从而通不过四极杆。
如果V/U的固定不变，并且擦着稳定图顶点，这时V/U大概是16.8%，即直流强度必须是射频强度峰-零值的16.8%。
•如果直流强度超过16.8%，那么直线的斜率会太大，不能擦到稳定区域，从而没有离子通过•反之，离子选择的纯度会下降，顶点附近的其他m/z的离子也会通过四极杆，四极杆的分辨力会下降。
四极杆扫描工作线切过第一稳定区的一小块四极杆的工作就是在第一稳定区域的顶点上完成的。
在四极杆分析器上施加固定的射频，并配以16.8%弱一点的直流，就可以过滤相应的离子。
通过一定时间的积分，就可以知道这种离子的强度。
改变不同的射频值并配以相应的直流值，就可以检测不同离子的强度。
10.四极杆的扫描如果仅仅是固定几处离子扫描，只能完成几种离子的检测，所以通过连续变化射频值和相应的直流值才能完成“Spectroscopy”（谱）的功能。
理论上我们采用扫描射频值和直流值，并固定射频值和直流值的比例，就可以让离子逐个通过四极杆稳定图的顶点。
四极杆扫描时m/z和射频值的关系，r=8mm,f=1.3MHz实际使用中，无论是直流值还是射频值都有一定量的偏差，所以通常使用同一路信号控制直流和射频，同时使用一路微调信号修正直流的强度。
这一路信号一般称为分辨力调整（Tune res），它的调整范围一般是直流电压的1～2%。
就在这1～2%之间可以调整出20u、5u、1u、单位分辨以及高分辨、无通过等多种峰宽，可见这1%的直流偏差对于四极杆质谱而言影响有多么巨大。