比较一下常见的质谱性能和特点 - PYYang's Bio-Mass Spectrometry R&D Lab
第三章 质谱
不适合化合物结构鉴定；
阳极
+ +
+
+ + + d<1mm
+ + + + + + +
阴极
④ 快原子轰击(fast atom bombardment
FAB)
高能量的Ar原子 轰击涂在靶上的样品， 溅射出离子流。 本法适合于高极 性、大分子量、低蒸 汽压、热稳定性差的 样品。 FAB一般用作磁式 质谱的离子源。
4）进样系统
气体或低沸点液体样品的进样只需用注射 针穿过封垫圈将样品注入加热的真空储存器， 液体样品进入后立即气化，并维持一定的样品 气压。
5）检测器——用于检测各种质荷比离子的强度。
最常用的是二次电子倍增器。
电子倍增器的工作原理为：当来自于质量分析器的正 离子打击阴极表面时，阴极产生二次电子，然后用 多级瓦片状的二次电极（也称作打拿极）使二次电 子不断倍增。二次电极由铜-铍合金等特殊的材料制 成，这种材料的二次发射系数大于1。 所谓二次发射系数是指对于一个二次电极，发射的二 次电子流强度i2与入射的电子流强度i1之比。
分子离子的质量奇偶性必须符合氮规则。
氮规则：
由C，H，O 组成的有机化合物，M 一定是偶数。 由C，H，O，N 组成的有机化合物，N 奇数，M 奇数。 由C，H，O，N 组成的有机化合物，N 偶数，M 偶数。
合理的中性丢失。 分子离子与最靠近它的一些碎片离子之间应有一个合 理的质量差，如果这个质量差落在4~14和21~25之间 就是不合理的。
磁场
相同质荷比，入 射方向不同的离子会 聚； 能量聚焦：
相同质荷比，速 度(能量)不同的离子 会聚；
十七章-质谱法PPT课件(2024版)
（一）分子离子（molecularion）
1．分子离子峰定义的表示方法 分子受电子流冲击后，失去一个电子形成的离
子即为分子离子,所产生的峰称为分子离子峰或母峰， 用M、M+、 表示 .
M + e → +2e
M -e M·+
①奇数个电子 ②谱图最右端 ③确定分子量
（一）分子离子（molecularion）
➢ 易获得有关化合物官能团的信息
➢ 谱图简单；
缺点：
+
➢ 重现性较差；
+
➢ 样品需要加热气化后进行 离子化，故不适合于难挥发、 热不稳定化合物的分析。
气体分子
试样分子
+ 准分子离子
电子
(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;
场致电离源（FI）
• 阳极和阴极之间，施加 高电压（10~20kv）时， 阳极的尖端附近产生强 电场，利用这个强电场 可将接近尖端的气态样 品分子中的电子拉走， 形成正离子。
1.分子离子峰定义的表示方法
失去电子的顺序：杂原子上n电子﹥π电子 ﹥ C-C键上的σ电子﹥ C-H键上的σ电子
杂原子＞C=C＞C-C＞C-H（难）
如：R-C=O-R‘失去n电子（9.8ev）；失去π电 子（10.6ev）；失去σ电子（11.5ev指C-Cσ电子）
•
表示一对电子失去了一个电子，形成具有
(三) 离子源
离子源也叫离子化室。
1.离子源的作用有两个方面： 将被分析的样品电离成离子； 把正离子引出，加速和聚焦。 2.对有机物最常用的电离方法有：
电子轰击源（EI） 化学电离源（CI） 场致电离源（FD） 快速原子轰击离子源（FAB） 光电离源（PI）等
最新波谱解析之质谱篇
4、检测器 包括Faraday圆筒（直接电检测器）、电子倍增器、 闪烁计数器、微通道板、照相低片等
phe-1中[M+H]+离子的FAB-MS/MS谱
CH3O
OH
N
CH3O
OCH3
质谱技术的主要特点
1、应用范围广 2、灵敏度高 3、分析速度快 4、能同时提供有机样品的精确相对分子质 量，元素组成、碳内架及官能团结构信息 5、与计算机结合使用，操作方便 6、与其他仪器相比，其结构复杂，价格昂 贵，使用及维修不方便 7、样品被破坏，无法回收
（加热）
1.3-0.13Pa
b) 直接探针进样：高沸点液体及固体 探针杆通常是一根规格为25cm6mm i.d.，末端有一装样品的黄金杯(坩埚)
，将探针杆通过真空闭锁系统引入样品，如图所示。
优点： 1）引入样品量小，样品蒸汽压
可以很低； 2）可以分析复杂有机物； 3）应用更广泛。
c) 色谱进样：利用气相和液相色谱的分离能力，与质谱仪联用，进行多组份复 杂混合物分析。
在CI离子源中，用电子轰击导入的反应气体，
使其离子化。
B + e - B+• + 2e -
(1) (电子电离)
B+• +B (B+H)+ + (B-H)• (2)
(B-H)+ or (B-H)- (3) （多次反应）
b- or b- •
(4) （碎片离子）
B + e - B- •
(5)
FAB法的关键之一是选择适当的（基质）底物， 从而, 可以进行从低极性到较高极性的范围较广的有机化合物测 定，是目前应用比较广的电离技术。
当高速中性原子轰击底物溶液后，在发生‘爆发性’ 汽化的同时，发生离子—分子反应，从而，产生（解离性） 氢质子转移反应[1]和[2]式及[3]式，与（电子轰击法相 似）的轰击离子化反应[4]等.
质谱分析法Massspectrometry
图14.2直接探针进样系统
电离源(室) 将引入的样品转化成为碎片离子的装置。根据样品离子化方式和电离源能量高低，通常可将电离源分为： 气相源：先蒸发再激发，适于沸点低于500oC、对热稳定的样品的离子化，包括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源。 解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，适用于分子量高达105的非挥发性或热不稳定性样品的离子化。包括场解吸源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源等。
第二节 质谱峰和主要离子峰
图14.7 质谱图
一、质谱图
以荷质比m/z为横座标，以对基峰(最强离子峰，规定相对强度为100%)相对强度为纵座标所构成的谱图，称之为质谱图。
二、质谱峰主要离子峰
分子在离子源中可产生各种电离，即同一分子可产生多种离子峰：分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排离子峰、亚稳离子峰等。 设有机化合物由A，B，C和D组成，当蒸汽分子进入离子源，受到电子轰击可能发生下列过程而形成各种类型的离子：A,B,C,D+为分子离子峰，m/z即为分子的分子量。对于有机物，杂原子S，O，P，N等上的未共用电子对最易失去，其次是电子，再其次是电子。
一般质谱仪都采用机械泵预抽空后，再用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获得更高的真空度。 进样系统 对进样系统的要求：重复性、不引起真空度降低。 间接进样 适于气体、沸点低且易挥发的液体、中等蒸汽压固体。如图14.1所示。注入样品(10-100g)—贮样器(0.5L-3L)—抽真空(10-2 Pa)并加热—样品蒸汽分子(压力陡度)—漏隙—高真空离子源。
分子离子峰
01
分子受电子束轰击后失去一个电子而生成的离子
02
称为分子离子,在质谱图上由M所形成的峰称为分
比较常见质谱性能和特点
比较常见质谱性能和特点液相色谱:动情品人间冷暖,静心观乾坤西东查看原文浏览全文2009-03-25比较常见的质谱性能和特点比较一下常见的质谱性能和特点比较一下常见的质谱性能和特点编辑∙结构简单、成本低∙维护简单∙定量能力强∙是多数检测标准中采用的仪器设备。
缺点：o无串极能力，定性能力不足o分辨力较低（单位分辨），存在同位素和其他m/z近似的离子干扰o速度慢o质量上限低（小于1200u）厂家：o安捷伦597x系列o PE/Sciex Clarus系列o Finnigan DSQ系列o瓦里安320系列o岛津2010系列四极杆质谱原理编辑∙分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离子。
∙速度快，每秒2～100张高分辨全扫描（如50～2000u）谱图，适合于快速LC系统（如UPLC）∙质量上限高（6000～10000u）缺点：o无串极功能，限制了进一步的定性能力o售价高于QMSo较精密，需要认真维护编辑∙有串极功能，定性能力强∙定量能力非常好，信噪比高于QMS∙是常用的QMS结果确认仪器∙除一般子离子扫描功能外，QQQ还具有SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失（Neutral loss）等功能（离子阱不行）对特征基团的结构研究有很大帮助缺点：o分辨力不足，容易受m/z近似的离子干扰o售价较高o需要认真维护o同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知样品的结构解析缺点▪分辨力还是低了点厂家：▪ABI/Sciex， QTrap系列质谱编辑∙成本比QQQ低廉，体积小巧∙具备多级串级能力，适合于分子结构方面的定性研究，能够给出分子局部的结构信息，比QQQ好∙有局部高分辨模式（Zoom Scan），分辨力比四极杆质谱高数倍，达到6000～9000，适合于确定离子质量数缺点：o定量能力不如QMS和QQQ，所以大多数GCMS不采用离子阱质谱o不能够像QQQ一样做母离子扫描和中性丢失，在筛选特征结构分子的时候能力不足< Ion>传统3D离子阱的增强版本优点：o相对于传统3D离子阱，灵敏度高10倍以上o多级串级质谱缺点：o相对于QQQ，还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能厂家：o Thermo Finnegan, LTQ系列质谱编辑∙能够提供高分辨谱图∙定性能力好于QQQ∙速度快，适合于生命科学的大分子量复杂样品分析缺点：o成本高o需要仔细维护<>以3D离子阱作为质量选择器和反应器，结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力优点o同时具有多级串级和高分辨能力，适合于未知样品的定性工作，如糖蛋白的定性缺点o由于离子阱容量限制，对于混合样品的灵敏度欠佳o定量能力弱o高灵敏度、高分辨、多级串级o定量能力强缺点：功能复杂，维护复杂编辑<>磁质谱的定量能力是各种质谱中最强的。
质谱
而在实际工作中，有时很难找到相邻的 且峰高相等的两个峰，同时峰谷又为峰高的 10％。在这种情况下，可任选一单峰，测其 峰高5％处的峰宽W0.05，即可当作上式中的 Δm，此时分辨率定义为
R = m/W0.05
如果该峰是高斯型的，上述两式计算结果是 一样的。
【例16．1】要鉴别N+2（m/z为28．006）和CO+ （m/z为27．995）两个峰，仪器的分辨率至少是多少? 在某质谱仪上测得一质谱峰中心位置为245u，峰高5 ％处的峰宽为0.52u，可否满足上述要求？
4．质量分析器
质谱仪的质量分析器位于离子源和检测器 之间，依据不同方式将样品离子按质荷比m／ z分开。质量分析器的主要类型有：磁分析器、 飞行时间分析器、四极滤质器、离子捕获分 析器和离子回旋共振分析器等。随着微电子 技术的发展，也可以采用这些分析器的变型。 （l）磁分析器 最常用的分析器类型之一就是扇形磁分析 器。离子束经加速后飞入磁极间的弯曲区， 由于磁场作用，飞行轨道发生弯曲，见图 21．7。
1．真空系统
质谱仪的离子产生及经过系统必须 处于高真空状态（离子源真空度应达 l．3×10-4～l．3×10-5Pa，质量分析器中 应达l．3×10-6Pa）。若真空度过低，则 会造成离子源灯丝损坏、本底增高、到反 应过多，从而使图谱复杂化、干扰离子源 的调节、加速极放电等问题。一般质谱仪 都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩 散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪 采用分子泵可获得更高的真空度。
（3）场离子源
应用强电场可以诱发样品电离。场电离源由电压梯 度约为107～108V· cm-1的两个尖细电极组成。流经电极之间 的样品分子由于价电子的量子隧道效应而发生电离。电离 后被阳极排斥出离子室并加速经过狭缝进人质量分析器。 阳极前端必须非常尖锐才能达到电离所要求的电压梯度， 通常采用经过特殊处理的电极，在电极表面制造出一些微 碳针（＜1μ m），大量的微碳针电极称为多尖陈列电极， 在这种电极上的电离效率比普通电极高几个数量级。 场离子化是一种温和的技术，产生的碎片很少。碎片 通常是由热分解或电极附近的分子一离子碰撞反应产生的， 主要为分子离子和（M＋l）离子。结构分析中，往往最好 同时获得场离子化源或化学离解源产生的质谱图和用电子 轰击源的质谱图，而获得相对分子质量及分子结构的信息。
质谱
质谱的基本原理及质谱仪
质谱中的主要离子
分子离子峰与电离过程 离子开裂类型 基本有机化合物的质谱 质谱解析程序
一、 质谱的基本原理及质谱仪
1.质谱法：将离子按其质荷比（质量/电荷）的不同进 行分离和测定的方法。
基本原理
m 2 Bze r
1 zeV m 2 2
离子生成后，在质谱仪中被电场加速。加速后其动能和位 能相等即：
元素 H C N O S M (%) 100 100 100 100 100 M+1 (%) 0.015 1.119 0.361 0.037 0.8 0.204 4.42 M+2 (%)
Cl
Br
100
100
31.93
97.87
3.碎片离子
p218
一般有机化合物的电离能为7－13电子伏特，质谱中常用的电 离电压为70电子伏特，使结构裂解，产生各种“碎片”离子。
70 60 50 40 30 20 10 0
0 10 20 30 40 50 60 70
MW 142
M-44 M-43 M-CH2CH2 M-H2O M-1 M
80 90 100 110 120 130 140 150
质谱的基本原理及质谱仪
质谱中的主要离子
分子离子峰与电离过程 离子开裂类型 基本有机化合物的质谱 质谱解析程序
C
+ CH3
.
+ CH3
.
+ CO
O m/e 120 2 m* = 92 / 120
m/e 92 = 70.53
5、重排离子
离子经重排产生的新离子。
+ CH2
6、络合离子
一些分子和离子经络合，产生新的离子。
质谱
三、碎片离子
分子离子往往具有过剩的能量，很容易 经过裂解生成碎片离子（fragment ion）。 生成的碎片离子可能再次裂解，生成质量更 小的碎片离子，另外裂解同时也可能发生重 排，所以在化合物的质谱中，常可看到许多 碎片离子峰。掌握离子的开裂规律，对利用 质谱推测化合物的结构是有帮助的。
MALDI
电喷雾电离 Electrospray Ionization, ESI 大气压化学电离 Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI
电子轰击电离 EI
电子轰击电离又称为电子轰击，或电子电离。是应用 最普遍，发展最成熟的电离方法。
轰击电压 50-70eV, 有机分子的电离电位一般为715eV。
各类化合物的分子离子（M+ ）按稳定性可以 排序如下： 芳环（包括芳杂环）＞脂环＞硫醚和疏酮＞ 共轭烯＞直链烷烃＞酰胺＞酮＞醛＞胺＞脂 ＞醚＞羧酸＞支链烃＞腈＞伯醇＞叔醇＞缩 醛．
芳环、共轭烯及硫化物由于电荷离域而稳 定。脂环至少要断裂2个键才能裂解成碎片， 而造成分于离子峰稳定。
直链酮、酯、醛、酰胺、醚和卤化物的分 子中的氧或氮原子上的孤电子对可以稳定 碎片离子中的正电荷中心，使得分于离子 容易裂解，造成分子离子峰弱．
a.只看到丢失小基团的峰，不出现M＋，那么可以由 合理的峰推测M＋。
b.如果观察到比最高质荷比小3～14原子质量单位的 峰，那么最高质荷比的峰很可能不是分子离子峰。 丢失许多个氢原子（或分子）需要很高的能量，不 大可能发生。亚甲基是高能量的中性碎片，从分子 离子峰丢失CH2 的质谱现象也不大容易发生。图谱 中一旦出现丢失14原子质量单位的峰，就应怀疑样 品中混有一个比被测化合物少一个CH2 的同系物。 若出现比最高质荷比小3原子质量单位的峰，可能意 味着分子离子峰应比最高质荷比的峰大 15原子质量 单位，或者说比次高质荷比的峰大18原子质量单位。 它们分别与分子离子丢失甲基（得到最高质荷比的 峰）丢失水（得到次高核质比的峰）相对应。
质谱法的特点
• 离子阱质量分析器：Ion Trap
• 飞行时间质量分析器：TOF • 串联质量分析器 • 空间串联
四级杆串联Q—Q—Q
• 时间串联 • 空间—时间串联
Tongji University
15
其它重点内容，课下继续总结...
• 七大禁忌
• 禁止高浓度待测样品 <1ppm • 禁止用洗涤剂清洗玻璃容器
• 应用
• • • • 环境水 超纯水的分析 稀土元素分析 考古年代确定分析
Tongji University
5
无机质谱法小结
• 无机质谱仪能用于无机元素痕量分析和同位 素分析等方面。其特点是测试速度快、结果 精确、试样用量少（微克量级），能精确测 定元素的同位素比值。
Tongji University
6
有机质谱法
• 电子轰击离子源（EI）
• 电子轰击源电离时，碎片离子峰较多，而分 子离子峰较弱，因此常用软电离技术配合使 用。
Tongji University
7
有机质谱法
甲苯
• 该化合物符合烷基芳烃的基峰质荷比91 （C7H7+）的特征，基本符合芳环系列峰 质荷比39,51,77的特征 Tongji University
17
光 电 倍 增 管
数 据 分 析
真空
Tongji University
13
离子源
• 电子轰击离子源（EI） • 有机质谱法 • 与GC联用 • 打碎
• 电喷雾离子化源（ESI） • 无机质谱法 • 与LC联用 • 不打碎
Tongji University
14
质量分析器
• 单四极杆分析器：Quadrupole
• 禁止用塑料容器装有机溶剂
质谱
1、离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品信息的离子。质 谱仪的离子源种类很多，主要有：
A. 电子轰击电离源(Electron Impact, EI) B. 化学电离源(Chemical Ionization, CI) C. 快原子轰击源(Fast Atomic bombardment, FAB) D. 场电离源(Field ionization Sources, FI) E. 电喷雾源(Electron spray Ionization, ESI) F. 大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI) G. 基 质 辅 助 激 光 解 吸 电 离 源 (Matrix Assisted Laser Description Ionization, MALDI)
现以甲烷作为反应气，说明化学电离的过程：
CH4 + e CH4+ + CH3+ + CH2+ + CH+ + C+ + H+ (+2e) 甲烷离子与分子进行反应，生成加合离子：
CH4+ + CH4 CH5+ + CH3 CH3+ + CH4 C2H5+ + H2 加合离子与样品分子反应：
APCI源主要用来分析中等极性的化合物。有些分析物 由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子， 可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补 充。APCI主要产生的是单电荷离子，所以分析的化合物分 子量一般小于1000Da。用这种电离源得到的质谱很少有碎 片离子，主要是准分子离子。
各种质谱性能介绍
Trace DSQ II 性能介绍美国Thermo Fisher Scientific 是世界最大的分析仪器制造公司，也是最专业的质谱生产厂家，总部设在美国波士顿地区，年销售额超过22亿美元，在全球30多个国家设有分支机构，员工人数超过11,000人，工厂主要分布在美国、德国、英国、意大利、法国。
其属下的色谱质谱部前身为著名的质谱生产厂家菲尼根公司（Finnigan ），主要的产品包括了四极杆和离子阱的气相色谱质谱联用仪（DSQ 、PolarisQ ），三维离子阱液质（LCQ ），二维线性离子阱液质（LTQ ），三级四极杆串接液质（TSQ Quantumn ）等单位质量分辩率台式质谱仪，以及高分辨磁质谱（MAT95），傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTMS ），静电场轨道离子阱质谱（Orbitrap ），电感耦合等离子体高分辨质谱，辉光放电质谱（GD MS ），同位素质谱等多种高分辨质谱仪，总计有近30种质谱设备，为目前最大和最专业的质谱供应厂商。
秉承30多年来在气相色谱/质谱中的领先优势，Thermo Fisher Scientific 推出了DSQ II 四极杆质谱仪，其革新技术从根本上改善了分析结果，也预示着痕量分析技术的未来。
DSQ II 配备了最新的DuraBrite 离子源和DynaMax XR 检测系统，配合成名已久的弯曲预四极杆技术，DSQ II 不仅保证了拥有超高的灵敏度，而且也极大的提高了离子源的抗污染能力。
同时根据不同行业标准操作规程的要求，推出了最新的EnviroLab 、ToxLab 、QuanLab 等常规应用软件，在维持Xcalibur 质谱软件强大功能的同时，使得任何化学工作者在分析大批量样品的时候可以轻松进行数据处理，节省了大量时间。
可以说，DSQ II 是目前业界灵敏度最高，定量检测线性范围最宽的质谱仪。
Trace DSQ II GC/MS 是Thermo Fisher Scientific的一款新型台式四极杆气质联用仪，应用新一代弯曲光学透镜排除中性粒子的噪音。
质谱
§1.质谱原理和仪器 质谱原理和仪器
一.质谱原理和功能
质谱仪的基本功能就是使样品分子吸收特定的能量， 质谱仪的基本功能就是使样品分子吸收特定的能量， 从而失去成键轨道或非成键轨道上的一个电子， 从而失去成键轨道或非成键轨道上的一个电子 ， 形成 带正电荷的分子离子; 带正电荷的分子离子;具有高内能的分子离子进一步按 照其自身特有的碎裂规律发生单分子分解反应， 照其自身特有的碎裂规律发生单分子分解反应 ， 生成 一系列碎片离子。 一系列碎片离子 。 质谱仪将样品分子产生的所有碎片 正离子按其质量和电荷比m/z顺序,连同相应离子的强 正离子按其质量和电荷比m/z顺序, m/z 顺序 度记录下来，便形成一张质谱图。 度记录下来，便形成一张质谱图。
二.质谱仪器 质谱仪器
进样系统 作用： 作用： 进样 离子源 产生离子 分析器 分离离子 检测器 离子检测
质谱仪是通过对样品电离后产生的具有不同m/z的 质谱仪是通过对样品电离后产生的具有不同m/z的 m/z 离子来进行分离分析的。质谱仪须有进样系统 有进样系统、 离子来进行分离分析的。质谱仪须有进样系统、电离 系统、质量分析器和检测系统。 系统、质量分析器和检测系统。为了获得离子的良好 分析，必须避免离子损失， 分析，必须避免离子损失，因此凡有样品分子及离子 存在和通过的地方，必须处于真空状态 真空状态。 存在和通过的地方，必须处于真空状态。
5 常见的质谱性能和特点
四极杆质谱仪，QMS QMS是最常见的质谱仪器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占绝大多数
优点： 结构简单、成本低 维护简单 SIM功能的定量能力强 是多数检测标准中采用的仪器设备。
缺点： 无串极能力，定性能力不足 分辨力较低（单位分辨），存在同位素和其他m/z近似的离子干扰 速度慢 质量上限低（小于1200u）
3D离子阱的市场被线型离子阱蚕食的非常严重，特别是在中国质谱市场， 由于用户爱追新潮、求大求好，线型离子阱在中国卖的很好。以至于在 很多时候Bruker和Agilent的离子阱广告都看不见了。
但是实际上线型离子阱在国外并不是非常流行，特别是一些离子阱的老 用户，由于已经习惯了离子阱的指标，对于价钱高很多的线型离子阱往 往只叫好不出手，宁可买只要3/5价钱的LCQ这种老式3D离子阱。又便 宜又好用。。。
厂家： 安捷伦597x系列，PE/Sciex Clarus系列，Finnigan DSQ系列， 瓦里安320系列，岛津2010系列
飞行时间质谱仪，TOFMS TOFMS是速度最快的质谱仪，适合于LC-MS方面的应用。
优点： 分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电 喷雾离子源产生多电荷离子。 速度快，每秒2～100张高分辨全扫描（如50～2000u）谱图，适合于快速 LC系统（如UPLC） 质量上限高（6000～10000u）
缺点： 分辨力不足，容易受m/z近似的离子干扰 售价较高 需要认真维护
四极离子阱，QTrap 技术上而言，在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频，可以做选择性 激发；或者就功能而言，为QQQ提供了多级串级的功能
优势： 同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知 样品的结构解析
各类质谱的优缺点
各类质谱的优缺点1.磁质谱BenefitsClassical mass spectraVery high reproducibilityBest quantitative performance of all mass spectrometer analyzersHigh resolutionHigh sensitivityHigh dynamic rangeLinked scan MS/MS does not require another analyzerHigh-energy CID MS/MS spectra are very reproducibleLimitationsNot well-suited for pulsed ionization methods (e.g. MALDI)Usually larger and higher cost than other mass analyzersLinked scan MS/MS gives either limited precursor selectivity with unit produ ct-ion resolution, or unit precursor selection with poor product-ion resolution ApplicationsAll organic MS analysis methodsAccurate mass measurementsQuantitation Isotope ratio measurements2.四极杆质谱BenefitsClassical mass spectraGood reproducibilityRelatively small and low-cost systems• Low-energy collision-induced dissociation (CID) MS/MS spectra in triple qu adrupole and hybrid mass spectrometers have efficient conversion of precursor t o productLimitationsLimited resolutionPeak heights variable as a function of mass (mass discrimination). Peak heigh t vs. mass response must be 'tuned'.Not well suited for pulsed ionization methodsLow-energy collision-induced dissociation (CID) MS/MS spectra in triple quad rupole and hybrid mass spectrometers depend strongly on energy, collision gas, pressure, and other factors.ApplicationsMajority of benchtop GC/MS and LC/MS systemsTriple quadrupole MS/MS systemsSector / quadrupole hybrid MS/MS systemsQuadrupole/ion trap hybrid MS/MS systemsQuadrupole/FTICR hybrid MS/MS systems3.飞行时间质谱BenefitsFastest MS analyzerWell suited for pulsed ionization methods (method of choice for majority of MALDI ma ss spectrometer systems)High ion transmissionMS/MS information from post-source decayHighest practical mass range of all MS analyzersLimitationsRequires pulsed ionization method or ion beam switching (duty cycle is a factor)Fast digitizers used in TOF can have limited dynamic rangeLimited precursor-ion selectivity for most MS/MS experimentsApplicationsAlmost all MALDI systemsVery fast GC/MS systems4.傅立叶变换离子回旋共振质谱BenefitsThe highest recorded mass resolution of all mass spectrometersPowerful capabilities for ion chemistry and MS/MS experimentsWell-suited for use with pulsed ionization methods such as MALDINon-destructive ion detection; ion remeasurementStable mass calibration in superconducting magnet FTICR systemsLimitationsLimited dynamic rangeStrict low-pressure requirements mandate an external source for most analytical applicati onsSubject to space charge effects and ion molecule reactionsArtifacts such as harmonics and sidebands are present in the mass spectraMany parameters (excitation, trapping, detection conditions) comprise the experiment seq uence that defines the quality of the mass spectrumGenerally low-energy CID, spectrum depends on collision energy, collision gas, and othe r parametersApplicationsIon chemistryHigh-resolution MALDI and electrospray experiments for high-mass analytesLaser desorption for materials and surface characterization5.离子阱质谱BenefitsHigh sensitivityMulti-stage mass spectrometry (analogous to FTICR experiments)Compact mass analyzerLimitationsPoor quantitationVery poor dynamic range (can sometimes be compensated for by using automatic gain control)Subject to space charge effects and ion molecule reactionsCollision energy not well-defined in CID MS/MSMany parameters (excitation, trapping, detection conditions) comprise the experiment seq uence that defines the quality of the mass spectrumApplicationsBenchtop GC/MS, LC/MS and MS/MS systemsTarget compound screeningIon chemistry。
质谱
质谱质谱（又叫质谱法）是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。
质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。
在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。
质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。
质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，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。
第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。
阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。
他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。
种类质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：有机质谱仪：由于应用特点不同又分为：①气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
②液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）同样，有液相色谱-四器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
③其他有机质谱仪，主要有：基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS），傅里叶变换质谱仪（FT-MS）无机质谱仪，包括：①火花源双聚焦质谱仪。
②感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。
③二次离子质谱仪（SIMS）但以上的分类并不十分严谨。
质谱检测特点
质谱检测
质谱检测是一种通过测量不同离子的质荷比来分析化合物的方法。
它可以将样品中的分子电离，然后通过磁场或电场将不同质荷比的离子分离，再由检测器记录下来。
通过质谱检测，可以鉴定化合物的结构，并且具有高灵敏度、高分辨率和快速分析等特点。
它在医学、生物学、环境科学等多个学科领域中被广泛应用。
质谱检测的原理是将被测物质电离，然后根据离子的质荷比将其分离，并测量各种离子峰的强度，以达到分析目的。
具体来说，质谱仪主要由进样系统、离子源、质量分析仪和检测器等部分组成。
首先，被测样品被电离为离子，这些离子在电场的作用下加速并聚集成具有一定能量和几何形状的离子束。
接着，这些离子束进入质量分析仪，质量分析仪根据离子的质荷比（质量和电荷的比值）对其进行分离。
不同质荷比的离子会以不同的速度通过磁场或电场，因此它们将按照质荷比大小依次进入检测器。
最后，检测器将离子转化为电信号并记录下来，得到的信号可以用于定性分析和定量分析。
质谱检测主要有以下特点：
1.高灵敏度：可以检测到纳摩尔至皮摩尔级别的分子。
2.高分辨率：能够分离和检测分子的不同离子种类，并可用于制备
或鉴定不同的同分异构体。
3.快速分析：可以快速进行分析，同时能够进行自动化操作，提高
了分析效率和准确性。
4.非破坏性测量：不需要破坏样品，因此可以对非可再生性的样品
进行分析，如古代文物、化石等。
质谱的分类
质谱的分类质谱是一种仪器分析技术，广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。
根据不同的质谱仪原理和应用范围，质谱可以分为多种类型。
本文将对质谱的分类进行详细介绍。
一、按质谱仪原理分类1. 电离质谱电离质谱是质谱技术的基础，它将样品中的分子或原子气化，并将其电离成为带正或负电的离子，通过加速器和质量分析器分离和检测离子的种类和数量。
电离质谱的种类非常多，包括电子轰击电离质谱、化学电离质谱、MALDI-TOF质谱等。
2. 高能量离子撞击质谱高能量离子撞击质谱是将高能离子束照射到样品表面或统一粒子中，用来分析样品化合物的组成和结构。
该技术主要包括静电喷射（ESI）、电喷雾（API）和多重离子分解（MS/MS）。
3. 磁共振质谱磁共振质谱是一种基于核磁共振原理进行分析的质谱仪。
该技术主要应用于原子核、电子自旋共振谱、亚硫酸盐及氧化物等化合物的结构分析。
4. 时间飞行质谱时间飞行质谱是一种利用质谱仪对带电粒子进行测量的技术。
它将离子束激发成带电状态后通过匀强电场进行加速，然后通过不同速度的运动到达检测器，利用不同时间上的到达时间来进行质量分析。
5. 快速原子轰击质谱快速原子轰击质谱（FAB）是一种将阴离子和低能质子轰击到样品表面来进行质量分析的技术。
它主要应用于有机化合物、天然产物等的分析，具有灵敏度高、分析时间短等优点。
6. 等离子体质谱等离子体质谱（ICP-MS）是一种利用带电离子束进行分析的质谱技术。
该技术主要应用于分析地质、环境、食品等样品中的微量量级元素。
二、按应用范围分类1. 生物质谱生物质谱是指质谱技术在生物化学和生物医学领域中的应用。
它主要应用于蛋白质、糖类、核酸等生物分子的分析和结构确定。
2. 化学质谱化学质谱是指在化学研究和分析中使用的质谱技术。
它主要应用于有机化合物、天然产物等的结构鉴定和分析。
3. 环境质谱环境质谱是指质谱技术在环境科学中的应用。
它主要应用于大气、水体、土壤等环境样品中污染物的分析和检测。
质谱专业参数解析
质谱专业参数解析质谱（Mass Spectrometry，MS）是一种分析化学技术，可以用于确定物质的化学组成、结构和分子量等信息。
在质谱仪中，将一个样品分子转化为离子，并通过质谱仪中的磁场和电场分析这些离子，从而获得关于样品的一系列参数。
下面将对质谱专业参数进行详细解析。
1.质谱仪类型：质谱仪分为多种类型，常见的有质谱质谱联用仪（GC-MS，GC-MS/MS）、液相色谱质谱联用仪（LC-MS，LC-MS/MS）和直接静电质谱仪（DIP-MS）。
每种类型的仪器在不同的应用场景中具有各自的特点。
2.质子化方式：质谱仪中，样品分子通常需要先转化为离子。
质子化方式分为正质子化和负质子化两种。
正质子化一般适用于有机物分析，而负质子化适用于无机、有机酸等分析。
3.质谱图谱：质谱图谱是质谱仪分析所得的结果。
根据离子产气机理的不同，可分为电离源离子图谱（EI）、化学电离离子图谱（CI）、基质辅助激光解吸电离离子图谱（MALDI）等。
每种图谱都有其特点和适用范围。
4.质谱分辨率：质谱分辨率是指质谱仪的分辨能力。
分辨率越高，说明仪器能够更好地分离出离子，从而得到更准确的质谱结果。
分辨率的计算方式为m/△m，其中m为离子的质量，△m为两个离子的质量差。
5.质量分析器：质量分析器是质谱仪的核心部件，用于分析离子的质量和相对丰度。
常见的质量分析器有时间飞行质谱（TOF-MS）、四极杆质谱（Q-MS）和离子阱质谱（IT-MS）等。
不同的质量分析器在灵敏度、分辨率和质谱范围等方面存在差异。
6.解析方式：质谱仪的解析方式有质量分析和质谱图谱的解析。
质量分析是根据质谱中离子的质荷比来确定物质的相对分子质量。
质谱图谱解析则通过分析图谱中的峰形、峰高和峰面积等信息，推导出样品化合物的结构和组成。
7.信号叠加与信噪比：在质谱仪中，离子信号叠加是指离子在进入质谱分析器之前受到其他因素的影响，导致信号质量下降。
信噪比是指信号强度与背景噪音之比，较高的信噪比有助于提高质谱分析的准确性和灵敏度。
质谱的图谱分析与介绍【可修改文字】
9
关于离子的电荷位置，一般认为有下列几 种情况：如果分子中含有杂原子,则分子易 失去杂原子的未成键电子而带电荷，电荷 位置可表示在杂原子上，如CH3CH2O+H。 如果分子中没有杂原子而有双键，则双键 电子较易失去，则正电荷位于双键的一个 碳原子上。如果分子中既没有杂原子又没 有双键，其正电荷位置一般在分支碳原子 上。如果电荷位置不确定，或不需要确定 电荷的位置，可在分子式的右上角标： "┒+"，例如CH3COOC2H5┒+。
13
分子电离所需的能量越低，分子离子也越 高。
14
M+1峰：醚、酯、胺、酰胺、腈化物、氨 基酸酯、胺醇
M-1峰： 醛 氮规则：只有C, H, O,组成的化合物，其
分子离子峰质量数为偶数。C, H, O, N 组 成的，N为奇数，则分子离子峰质量数为 奇数。N为偶数，则分子离子峰质量数为 偶数。
我们通常所说的纯物质仅指“化学纯”，不考虑 其组成元素的同位素，假如考虑同位素，则“化 学纯”的物质变成了“混合物”。由于质谱测定 质荷比大小，因此能够区分各种同位素组成的离 子。
在质谱中我们规定以元素最大丰度的同位素质量 计算分子离子和碎片离子的质荷比。其他同位素 组成的离子称为同位素离子。
21
2
横坐标表示 m/z，由于分子离子或碎 片离子在大多数情况下只带一个正电 荷，所以通常称m/z为质量数，对于低 分辨率的仪器，离子的质荷比在数值 上就等于它的质量数。
纵坐标表示离子强度，在质谱中可以 看到几个高低不同的峰，纵坐标峰高 代表了各种不同质荷比的离子丰度-离 子流强度。
3
离子流强度有两种不同的表示方法:
3:1
二个氯原子 Pm:Pm+2
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磁质谱，Sector MS¶
磁质谱的定量能力是各种质谱中最强的。现在已较少使用，仅用于地质元素和痕量二恶英的检测。
优点： 技术经典、成熟，NIST等MS库采用的仪器 分辨力非常好（100k，m/&Delta m FWHM），干扰少 灵敏度高，定量能力是各种质谱中最好的
优点 同时具有多级串级和高分辨能力，适合于未知样品的定性工作，如糖蛋白的定性
缺点 由于离子阱容量限制，对于混合样品的灵敏度欠佳 定量能力弱
线性离子阱-飞行时间质谱，LIT-TOF 以线性离子阱为质量选择器和反应器，结合了线性离子阱的高灵敏度多级串级能力和飞行时间质谱的高分辨能力。如直接耦合线性离子阱-飞行时间 串联质谱 优点：
四极杆飞行时间串联质谱，QTOF¶
QTOF以QMS作为质量过滤器，以TOFMS作为质量分析器。
优点： 能够提供高分辨谱图 定性能力好于QQQ 速度快，适合于生命科学的大分子量复杂样品分析
缺点： 成本高
QTOF
离子阱-飞行时间质谱，Trap TOF 需要仔细维护
以3D离子阱作为质量选择器和反应器，结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力
缺点： 无串极功能，限制了进一步的定性能力
TOFMS
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四极离子阱，QTrap
QQQ
技术上而言，在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频，可以做选择性激发；或者就功能而言，为QQQ提供了多级串级的功能
优势： 同时具备MRM 、SRM 、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知样品的结构解析
缺点 分辨力还是低了点
厂家：
ABI/Sciex， QTrap系列质谱
离子阱质谱仪，ITMS¶
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四极杆质谱仪，QMS¶
QMS是最常见的质谱仪器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占绝大多数。
优点： 结构简单、成本低 维护简单 SIM功能的定量能力强 是多数检测标准中采用的仪器设备。
缺点：
QMS
无串极能力，定性能力不足
分辨力较低（单位分辨），存在同位素和其他m/z近似的离子干扰
比较一下常见的质谱性能和特点 - PYYang's Bio-Mass Spectrometry R&D Lab
PYYang's Bio-Mass Spectrometry R&D Lab
Department of Chemistry, Fudan University, Shanghai China
复旦大学 化学系 生物质谱仪器和技术开发实验室，复旦大学创新科学仪器教育部工程中心成员
Our Lab¶
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QQQ Repair Service Shared
TOF SIMS Software Source
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比较一下常见的质谱性能和特点 - PYYang's Bio-Mass Spectrometry R&D Lab
售价高于QMS 较精密，需要认真维护
三重四极杆质谱仪，QQQ¶
QQQ质谱给四极杆质谱仪在保留QMS原有定量能力强的特点上，提供了串级功能，加强了质谱的定性能 力，检测标准中常作为QMS的确认检测手段。
速度慢
质量上限低（小于1200u）
厂家：
安捷伦597x系列 PE/Sciex Clarus系列 Finnigan DSQ系列 瓦里安320系列 岛津2010 系列
请参考：四极杆质谱原理
飞行时间质谱仪，TOFMS¶
TOFMS是速度最快的质谱仪，适合于LC-MS方面的应用。
优点： 分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离 子。 速度快，每秒2～100张高分辨全扫描（如50～2000u）谱图，适合于快速LC系统（如UPLC） 质量上限高（6000 ～10000u ）
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比较一下常见的质谱性能和特点 - PYYang's Bio-Mass Spectrometry R&D Lab
分辨力极高 灵敏度很好
缺点： 体积重量大 售价极高 速度也较慢 维护费用非常昂贵
典型厂家
IonSpec/Varian Bruker daltonics 静电场傅立叶变换质谱，Orbitrap
有点： 高分辨，60k～120kFWHM，质量精度高 相对FT-ICR而言，价格稍低（～450kUSD）
缺点： 不能单独做串级 分辨力、灵敏度、质量稳定性等离FT-ICR还有距离
生产厂家 Thermo Finnigan，Orbitrap系列质谱
FTMS
比较FTMS与Orbitrap的特点¶
比较FTMS与Orbitrap的特点
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比较一下常见的质谱性能和特点
Modified on 2012/05/30 08:56 by Administrator Categorized as FTMS, IonTrap, MSKB, QMS, QQQ, TOF » 比较一下常见的质谱性能和特点
离子阱质谱仪是最简单的串联质谱。
优点： 成本比QQQ低廉，体积小巧 具备多级串级能力，适合于分子结构方面的定性研究，能够给出分子局部的结构信息，比QQQ好 有局部高分辨模式（Zoom Scan），分辨力比四极杆质谱高数倍，达到6000～9000，适合于确定 离子质量数
缺点： 定量能力不如QMS和QQQ，所以大多数GCMS不采用离子阱质谱 不能够像QQQ一样做母离子扫描和中性丢失，在筛选特征结构分子的时候能力不足
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四极杆质谱仪，QMS 飞行时间质谱仪，TOFMS 三重四极杆质谱仪，QQQ 离子阱质谱仪，ITMS 线型离子阱和三维离子阱的比较 四极杆飞行时间串联质谱，QTOF 磁质谱，Sector MS 傅立叶变换质谱仪，FT-ICR-MS 比较FTMS与Orbitrap的特点
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线型离子阱和三维离子阱的比较¶
这个比较可能是很少有的一边倒的场面——线型离子阱的灵敏度、分辨力、速度、通量等指标均优于传统的3D离子阱。