四极杆、离子阱、飞行质谱和各种离子源比较

四极杆、离子阱、飞行质谱和各种离子源比较
单四极质量分极器Q由四根严格平行并与中心轴乖间隔的圆柱形或双曲面柱状电极构成正负两组电极，其上施加直流和射频电压，产生一动态电场子有全扫描和选择离子检测方式SIM，后者比前者灵敏度提高几个量级，但在不熟识测量物质的情况下，有可能造成误判三重四极杆QQQ是由三组四极杆串接起来，第一和第三组是质量分析器，第二组是活化室。

如果第二个质量分析器不加电压，QQQ就可以作用Q使用。

当然也在第一个质量分析器后加一个检测器。

作为Q使用有子离子扫描、母离子扫描、中性丢失扫描和多反应选择扫描MRM，MRM扫描主要用于定量分析，比单极的SIM灵敏度更高。

离子阱分析器它是由环行电极和上、下两个端盖电极构成的三维四极场。

原理：将离子储存在阱里，然后改变电场按不同质荷比将离子推出阱外进行检测。

离子阱有全扫描和选择离子扫描功能，同时利用离子储存技术，可以选择任一质量离子进行碰撞解离，实现二级或多级MSn分析功能。

但离子阱的全扫描和选择离子扫描的灵敏度是相似的。

广泛应用于蛋白质组学和药物代谢分析。

飞行时间质谱TOF-MS，它与离子的飞行速度和质量相关，线性同轴的飞行时间质量分析器由一段无场的飞行管构成。

离子束被高压加速以肪冲方式推出离子源进入飞行管，自由漂移到达检测器，由于分了质量不同，获得的加速度不同，质量小的离子比大的具有较高速度，离子选到达检测器。

TOF理论上不存在质量上限，因此在高分子量分析应用中重要性是无敌的，目前主要应用在生物质谱领域。

扇形场质量分析器：在离子源中生成的离子被几千伏高压加速，以一定的的曲率半径通过电场、磁场，其运动轨道半径取决于离子的动量、质荷比、加速电压、磁场强度，不同质量离子在变化的电、磁场或加速电压下被分离。

配置和功能
质量范围：质谱仪器能检测的最低和最高质量。

注：质谱检测是m/z，所以如果检测物带的电荷z比较多，就算它分子量大于4000，四极杆也是能检测的。

但是GCMS上的EI、CI、FI只能给出单电荷的z=1,只有LCMS和ESI源能给出多电子荷。

准确度：指离子质量测定的准确性。

分辨率：指质谱分辨相邻两个离子质量的能力
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注：高分辨率不等于高准确度的。

灵敏度是和分辨率成反比的，所以不要一味追求高分辨率。

扫描速度
没有最好的质谱，只要最适合自己用的。

离子源的功能是使样品转变为离子，将离子聚焦并加加速进入质量分析器。

现在常用的离子源有：EI、CI、FI/FD三种，而除处以外还有ESI（电喷雾离子化）和APCI（大气压化学电离），后两者常用在LC/MS技术中。

EI源主要由电离室（离子盒）、灯丝、离子聚焦透镜和一对磁极组成。

灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过离子余弦定理到达收集极。

此时进入离子化室的样品分子在一定能量电子的作用下发生电离，离子被聚焦、加速聚焦成离子束进入质量分析器。

EI的优点：非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化；离子化效率高，灵敏度高；EI谱白日做提供丰富的结构信息，是化合物的“指纹谱”；有庞大的标准谱库供检索，谱图是在70eV条件下获得的，谱图重复性好，被称作经典的EI谱（是指谱图中同位
素峰的比例能反映构成该离子的天然同位素丰度分布规律。

EI的缺点：样品必须能气化，不适于难挥发，热不稳定的样品；有的化合物在EI方式下分子离子不稳定易碎裂，得不到分子量信息，谱图复杂解释有一定困难；EI方式只能检测正离子，不检测负离子。

解释一下为什么要用70eV：因为EI的电离效率和电离能量是有关的，电离能量低于50eV时，离子产生率随着电离能量增加较快，而在70EV时，增加渐趋于稳定，发后电子能量再增加，离子产率几乎不变，所以谱图的重现性较好。

同时标准谱图库在70EV 下获得的
CI和EI一样，灯丝发射的电子使中性分子电离，不同的是样品和反应试剂一起进入离子化室，反应所浓度高于样品浓度，首先电离的是反应试剂中性分子，由于压力较高，发生离子-分子反应，产生各种活性反应离子，这些离子与样品分子再发生离子-分子反应，实现样品分子电离。

常用的反应气试剂有甲烷、异丁烷、氨气等
CI的优点：CI不仅是获得分子量信息的重要手段，还可通过控制反应，根据离子亲和
力和电负性选择不同的反应试剂，用于不同化合物的选择性检测。

CI的缺点：和EI一样要样品必须能气化，不适于难挥发，热不稳定的样品；而且CI 谱图重现性不如EI，没有标准谱库。

另外反应试剂易形成较高本低，影响检测限。

反应试剂的压力需要摸索。

FI源由一个电极和一组聚焦透镜组成，电压高达几千伏的电极形成一强电场，气态的样品被导入离子区，在强电场作用下使气态分子的电子被拉出电离，形成的离子不会有过剩的能量，因此电子几乎不再进一步裂解
FD源，将样品涂在长晶须的电极上，通过电流加热使样品吸解并在强电场作用下发生电离
FI/FD的优点：只有分子离子几乎没有碎片离子，而且没有反应试剂形成的本底，谱图比EI图更为简洁。

适合于聚合物和同系物的分子量测定，尤其是烃类混合物中各类烃分子量测定。

结合高分辨质谱能给出元素组成，从而获得分子式，对化合物鉴定非常有利。

FI/FD的缺点：和EI、CI一样要样品必须能气化，不适于难挥发，热不稳定的样品。

FD虽然可解决样品不易气化和热不稳定问题，但FD源的发射丝需要活化成本较高，重现性较差；灵敏度差，别外高电压易发生放电效应，操作难。

同时四极杆和离子阱质谱是不能配置FI源。

电离方式电离媒介样品状态分子离子碎片离子
EI 电子蒸气M+ 有
CI 气相离子蒸气{M+H}+;{M-H}+;{M+NH4}+ 很少
FI/FD 电场蒸气、溶液M+；{M+H}+；{M+Na}+ 无或很少。