液质联用技术的原理与应用
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1980年，Houk
以电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma， ICP）为离子源，发明了ICP-MS，是元素分析的利器
离子源发展史
1987年，Tanaka（田中耕一，1959～）
将 基 质 辅 助 激 光 解 吸 电 离 （ Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI）用于蛋白质分析； 因 将 ESI 和 MALDI 引 入 生 物 大 分 子 领 域 的 卓 越 贡 献 ， Tanaka与ESI的发明者Fenn分享了2002年诺贝尔化学 奖的一半
干扰小，定性准确 降低了对样品前处理的要求
是公认的确证分析技术！
用途和优点
高分辨率质谱仪
以QTOF和Q-Orbitrap为代表： 质量准确度高（m/z精确到小数点后3-5位） 定性筛查的利器：半未知、全未知化合物
如：北京CDC
从历史谈起
离子源和质量分析器有多种不同的类型 以两大主线介绍质谱仪的发展史
1995年和1998年，Bier等和Hager
分别设计出了两种线性离子阱（Linear Ion Trap，LIT）
1999年，A. Makarov（1966～）
全新概念的分析器——轨道阱（Orbitrap）
离子源发展史
气体放电电离、火花电离、辉光放电电离、热电离
最出现的电离技术，属于无机电离技术
MS基本原理
MS是与光谱法、核磁共振波谱法并称的三大物质 定性手段之一
MS是通过形成气相离子来研究物质的一种方法，根 据质量、电荷、结构和（或）理化性质的差异，运 用质谱仪对离子进行表征
提前是化合物能形成离子 m/z分离通过质量分析器实现（电场；磁场；电场＋磁 场）
关于m/z的理解
什么是“质”？什么是“荷”？ 用于描述微观离子质量的单位
1918年，A. J. Dempster
发明电子电离（Electron Ionization，EI） 最早的有机电离技术，至今仍广泛使用
1954年，Inghram和Gomer
场电离，最早的“软”电离技术
1966年，Munson和Field
发明化学电离（Chemical Ionization，CI）
进样系统 离子源（使分析物电离） 离子光学系统 质量分析器（实现m/z分离，质谱仪通常据其命名） 检测器 真空系统 计算机系统
质谱发展史上的两位先驱
1897年，J. J. Thomson（汤姆孙，1856～1940） 质谱仪的雏形
1919年，F. W. Aston（阿斯顿，1877～1945）
用途和优点
低分辨率质谱仪
以 LC-QqQ-MS 定 性 、 定 量 最 常 用 的 多 反 应 监 测 （Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式为例 灵敏度高
准确地说——信噪比高 LC：μg/mL（ppm） LC-MS：ng/mL（ppb）、pg/mL（ppt）
特异性好
1946年，Stephens
发明飞行时间（Time-of-Flight，TOF）质谱仪
1949年，Hipple
发明离子回旋共振（Ion Cyclotron Resonance，ICR） 质谱仪，是首个超高分辨率质谱仪
质量分析器发展史
1953年，W. Paul（保罗，1913～1993）
提出四极质量分析器（Quadrupole Mass Analyzer， QMA）和四极离子阱（Quadrupole Ion Trap，QIT） 的理论，随后出现了四极质谱仪和QIT质谱仪
首次制成具有较高聚焦性能的质谱仪，用其成功发现 了多种同位素，获1922年 的诺贝尔化学奖
质量分析器发展史
1917年，Dempster
发明扇形磁场质谱仪（扇形磁场分析器）
1934年，Mattauch和Herzog 1953年，Johnson和Nier
分别设计出了两种双聚焦质谱仪（扇形磁场分析器＋ 扇形电场分析器）
关于m/z的理解
相对质量VS绝对质量
初中化学的重要概念“相对原子质量（原子量）” 相对质量单位为“1”，绝对质量单位为u、Da等 相对质量与以u为单位的绝对质量在数值上相等
质谱法及其联用技术的 原理与应用
解题
质谱法（Mass Spectrometry, MS）
有机/无机/生物/同位素MS 质谱仪可直接进样
常见仪器分析技术
液相色谱法（LC） 气相色谱法（GC） 毛细管电泳法 感耦等离子体（ICP）原子发射光谱法 ……
解题
为何要联用？
以LC-MS为例：LC的色谱分离＋MS的质谱分 离（m/z分离） 两个维度依次分离，是乘法，非加法！ 结合了LC和MS二者的优点
辨证地看待“联用”
仪器的小型Baidu Nhomakorabea、微型化，如waters公司的Qda 检测器；ICP-MS。
QqQ
QTOF
Waters公司的液质联用仪
QTRAP
Sciex公司的质谱仪
QTOF
QqQ
Orbitrap
Thermo Fisher公司的液质联用仪
GC-QqQ质谱仪
ICP-QqQ质谱仪
Agilent公司的质谱联用仪
千克（Kg，SI单位，但单位太大） 道尔顿（Dalton，Da） John Dalton（1766～1844） 统一原子质量单位（Unified Atomic Mass Unit，u） 1u＝1Da＝1.660 538 921（73）×10－27kg
注：原子质量单位（Atomic Mass Unit，amu，已废 弃）
离子源发展史
1969年，Beckey
场解吸，打开了MS用于生物大分子分析的大门
1980s，Fenn（芬恩，1917～2010）
使电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）取得重 大突破
1973年，Horning
大 气 压 化 学 电 离 （ Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）
H. G. Dehmelt（德梅尔特，1922～）
对ICR质谱仪的发展作出突出贡献 与 Paul共享了1989年诺贝尔物理奖的一半
质量分析器发展史
1977年和1984年
两 种 重 要 的 串 联 质 谱 仪 — — 三 重 四 极 （ Triple Quadrupole，QqQ）质谱仪和QTOF质谱仪诞生
以电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma， ICP）为离子源，发明了ICP-MS，是元素分析的利器
离子源发展史
1987年，Tanaka（田中耕一，1959～）
将 基 质 辅 助 激 光 解 吸 电 离 （ Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI）用于蛋白质分析； 因 将 ESI 和 MALDI 引 入 生 物 大 分 子 领 域 的 卓 越 贡 献 ， Tanaka与ESI的发明者Fenn分享了2002年诺贝尔化学 奖的一半
干扰小，定性准确 降低了对样品前处理的要求
是公认的确证分析技术！
用途和优点
高分辨率质谱仪
以QTOF和Q-Orbitrap为代表： 质量准确度高（m/z精确到小数点后3-5位） 定性筛查的利器：半未知、全未知化合物
如：北京CDC
从历史谈起
离子源和质量分析器有多种不同的类型 以两大主线介绍质谱仪的发展史
1995年和1998年，Bier等和Hager
分别设计出了两种线性离子阱（Linear Ion Trap，LIT）
1999年，A. Makarov（1966～）
全新概念的分析器——轨道阱（Orbitrap）
离子源发展史
气体放电电离、火花电离、辉光放电电离、热电离
最出现的电离技术，属于无机电离技术
MS基本原理
MS是与光谱法、核磁共振波谱法并称的三大物质 定性手段之一
MS是通过形成气相离子来研究物质的一种方法，根 据质量、电荷、结构和（或）理化性质的差异，运 用质谱仪对离子进行表征
提前是化合物能形成离子 m/z分离通过质量分析器实现（电场；磁场；电场＋磁 场）
关于m/z的理解
什么是“质”？什么是“荷”？ 用于描述微观离子质量的单位
1918年，A. J. Dempster
发明电子电离（Electron Ionization，EI） 最早的有机电离技术，至今仍广泛使用
1954年，Inghram和Gomer
场电离，最早的“软”电离技术
1966年，Munson和Field
发明化学电离（Chemical Ionization，CI）
进样系统 离子源（使分析物电离） 离子光学系统 质量分析器（实现m/z分离，质谱仪通常据其命名） 检测器 真空系统 计算机系统
质谱发展史上的两位先驱
1897年，J. J. Thomson（汤姆孙，1856～1940） 质谱仪的雏形
1919年，F. W. Aston（阿斯顿，1877～1945）
用途和优点
低分辨率质谱仪
以 LC-QqQ-MS 定 性 、 定 量 最 常 用 的 多 反 应 监 测 （Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式为例 灵敏度高
准确地说——信噪比高 LC：μg/mL（ppm） LC-MS：ng/mL（ppb）、pg/mL（ppt）
特异性好
1946年，Stephens
发明飞行时间（Time-of-Flight，TOF）质谱仪
1949年，Hipple
发明离子回旋共振（Ion Cyclotron Resonance，ICR） 质谱仪，是首个超高分辨率质谱仪
质量分析器发展史
1953年，W. Paul（保罗，1913～1993）
提出四极质量分析器（Quadrupole Mass Analyzer， QMA）和四极离子阱（Quadrupole Ion Trap，QIT） 的理论，随后出现了四极质谱仪和QIT质谱仪
首次制成具有较高聚焦性能的质谱仪，用其成功发现 了多种同位素，获1922年 的诺贝尔化学奖
质量分析器发展史
1917年，Dempster
发明扇形磁场质谱仪（扇形磁场分析器）
1934年，Mattauch和Herzog 1953年，Johnson和Nier
分别设计出了两种双聚焦质谱仪（扇形磁场分析器＋ 扇形电场分析器）
关于m/z的理解
相对质量VS绝对质量
初中化学的重要概念“相对原子质量（原子量）” 相对质量单位为“1”，绝对质量单位为u、Da等 相对质量与以u为单位的绝对质量在数值上相等
质谱法及其联用技术的 原理与应用
解题
质谱法（Mass Spectrometry, MS）
有机/无机/生物/同位素MS 质谱仪可直接进样
常见仪器分析技术
液相色谱法（LC） 气相色谱法（GC） 毛细管电泳法 感耦等离子体（ICP）原子发射光谱法 ……
解题
为何要联用？
以LC-MS为例：LC的色谱分离＋MS的质谱分 离（m/z分离） 两个维度依次分离，是乘法，非加法！ 结合了LC和MS二者的优点
辨证地看待“联用”
仪器的小型Baidu Nhomakorabea、微型化，如waters公司的Qda 检测器；ICP-MS。
QqQ
QTOF
Waters公司的液质联用仪
QTRAP
Sciex公司的质谱仪
QTOF
QqQ
Orbitrap
Thermo Fisher公司的液质联用仪
GC-QqQ质谱仪
ICP-QqQ质谱仪
Agilent公司的质谱联用仪
千克（Kg，SI单位，但单位太大） 道尔顿（Dalton，Da） John Dalton（1766～1844） 统一原子质量单位（Unified Atomic Mass Unit，u） 1u＝1Da＝1.660 538 921（73）×10－27kg
注：原子质量单位（Atomic Mass Unit，amu，已废 弃）
离子源发展史
1969年，Beckey
场解吸，打开了MS用于生物大分子分析的大门
1980s，Fenn（芬恩，1917～2010）
使电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）取得重 大突破
1973年，Horning
大 气 压 化 学 电 离 （ Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）
H. G. Dehmelt（德梅尔特，1922～）
对ICR质谱仪的发展作出突出贡献 与 Paul共享了1989年诺贝尔物理奖的一半
质量分析器发展史
1977年和1984年
两 种 重 要 的 串 联 质 谱 仪 — — 三 重 四 极 （ Triple Quadrupole，QqQ）质谱仪和QTOF质谱仪诞生