【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 離子被引入阱中后 , 經(jīng) RF射頻電壓掃描 , 不同質(zhì) /荷比的離子相繼排出得到檢測(cè) 。 ? 由于離子在阱內(nèi)可存儲(chǔ)較長(zhǎng)的時(shí)間 , 增加了離子相互碰撞的機(jī)會(huì) , 適用于氣相離子反應(yīng)研究 。 ? 突出優(yōu)點(diǎn)在于高靈敏度 （ 低至 10?18克分子 ） 、 快速掃描 （ 5000道爾頓/秒 ） 以及可在一個(gè)離子阱檢測(cè)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)程序掃描多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜功能 。 離子阱中離子的運(yùn)動(dòng)，可以由 Mathieu 方程給出： 式中各物理量的含義分別由下式給出： 0u)2c o sq2a(d ud uu22??? ??22yxz22yxmreV4q2q2qmreU8a2a2a2t/zy,xu????????????????????z 或 Mathieu 參數(shù) a 和 q 很重要，它們決定了離子運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定?？梢杂? az 和 qz 為坐標(biāo)的穩(wěn)定性圖來表示： qz az 離子阱穩(wěn)定性圖 圖中，有若干相互交叉的曲線，稱為等 ?線。從左到右的曲線是從 0 ? 1的等 ?z 線；從上到下的曲線則是從 0 ? 1的等 ?r 線。 處于穩(wěn)定區(qū)的離子，即是 ?r , ?z = 0 ? 1 的區(qū)域。處于此區(qū)域的離子，在 r 方向或 z 方向的運(yùn)動(dòng)振幅均不大，能長(zhǎng)期貯存于離子肼中； 穩(wěn)定區(qū)周域以外是不穩(wěn)定區(qū)，處在不穩(wěn)定區(qū)的離子，由于在 r 方向或 z 方向的運(yùn)動(dòng)振幅過大，會(huì)與環(huán)電極或端電極碰撞而導(dǎo)致消亡。 上圖中的 m m2 和 m3 分別表示三種離子在質(zhì)量選擇噴射時(shí)的（ az, qz）坐標(biāo)： m1 表示已經(jīng)噴射出去并被檢測(cè)的離子； m2 表示正好處在噴射口的離子； m3 表示仍然留在肼中的離子。 當(dāng) U = 0, 即此時(shí)不加直流電壓。 由 qz 的表達(dá)公式及上圖可知，固定 ?的射頻，當(dāng)逐漸增加 V 時(shí)， qz 會(huì)隨之增加。 一旦到達(dá) qz = （即圖中 m2 所在位置所對(duì)應(yīng)的 qz 值）時(shí)，離子進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，由端蓋電極上的小孔排出。 因此，當(dāng) V逐漸增高時(shí)， 質(zhì)荷比從小到大的離子逐次排出并被記錄而獲得質(zhì)譜圖。 這就是離子肼進(jìn)行質(zhì)量掃描的原理。 除此之外，離子阱還可以貯存離子。 當(dāng)不加直流電壓時(shí)， qz ? 的離子均貯于離子阱內(nèi)。 可根據(jù)需要選擇感興趣的某一質(zhì)荷比的離子貯存于離子阱內(nèi)，進(jìn)行時(shí)間上的 MSn 操作。 四極離子肼可直接在肼中使樣品電離，也可使用外部離子源。 前者是在一個(gè)端電極上置一微孔，燈絲發(fā)射的電子由此進(jìn)入阱中使樣品分子電離；后者將在離子源中產(chǎn)生的離子注入肼中進(jìn)行分析。采用外部離子源可使四極離子阱在分析上得到更廣泛的應(yīng)用。例如，采用 ESI電離源，離子阱可與 HPLC 聯(lián)用，用于生物大分子的結(jié)構(gòu)研究。 離子阱（ ion trap） 優(yōu)點(diǎn)： 1）單一的離子阱可實(shí)現(xiàn)多極“時(shí)間上”的串聯(lián)質(zhì)譜； 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，性能價(jià)格比高； 3）靈敏度高，較四極質(zhì)量分析器高達(dá) 1010000倍； 4）質(zhì)量范圍大，可達(dá) 6000。 缺點(diǎn)： 質(zhì)譜與標(biāo)準(zhǔn)譜有差別。 (5)飛行時(shí)間質(zhì)量分析器 TimeofFlight Analyzer 在離子源中產(chǎn)生的離子經(jīng)電壓 Vacc 加速后獲得的速度為： 經(jīng)過長(zhǎng)度為 L 的漂移管到達(dá)檢測(cè)器，離子的飛行需要的時(shí)間： 可以看出，質(zhì)荷比大的離子飛行速度越小，到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間也越長(zhǎng)，質(zhì)荷比小的離子先到達(dá)檢測(cè)器。在通常情況下，離子的飛行時(shí)間為微秒數(shù)量級(jí)。 2mzV a c c?? 2 ac czVmLLt ??? 21 ?mzVa c c ?+ + + + ? 所有離子同時(shí)啟動(dòng) ? 小的離子移動(dòng)速度快 ? 測(cè)量已知距離下的速度 (飛行時(shí)間 ) 優(yōu)點(diǎn)： 1）檢測(cè)離子的質(zhì)荷比范圍非常寬； 2）特別適合于與脈沖產(chǎn)生離子的電離源（ MALDITOF）； 3）靈敏度高，適合于作串聯(lián)質(zhì)譜的第二級(jí)； 4）掃描速度快，適合研究極快過程； 缺點(diǎn)： 分辨率隨質(zhì)荷比的增加而降低。 飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)（ time of flight, TOF ） 飛行時(shí)間質(zhì)譜首先要考慮的問題是 如何使離子在被注入漂移區(qū)后既無空間發(fā)散又無能量發(fā)散 。如果相同質(zhì)量的離子在不同時(shí)間離開離子源或存在能量發(fā)散，分辨率將大為下降。 解決辦法之一是采用 離子反射技術(shù) ， 使不同動(dòng)能的離子得到聚焦。如圖示，在經(jīng)過漂移管后，離子進(jìn)入減速反射區(qū)；動(dòng)能較大的離子在該區(qū)中進(jìn)入較深（存在運(yùn)動(dòng)慣性），反射過來所需的時(shí)間也較長(zhǎng)，這使動(dòng)能較小的離子可以趕上。因此，經(jīng)過反射，質(zhì)量相同而動(dòng)量不同的離子可以同時(shí)到達(dá)檢測(cè)器。 反射飛行時(shí)間質(zhì)量分析器 (RETOFMS) Uref TOF對(duì)真空度的要求非常高 10??Torr MALDI源 一般同時(shí) 聯(lián)接 TimeofFlight Analyzer和 RETOF (6)傅立葉回旋共振質(zhì)量分析器 fourier TransformIonCyclotronResonance 0Bmzr???? 假設(shè)在激發(fā)電極上加一個(gè)高頻電信號(hào)，其頻率與某一個(gè)質(zhì)荷比離 子的回旋運(yùn)動(dòng)頻率一致，則這個(gè)離子將吸收高頻電信號(hào)的能量，因 而這個(gè)離子的運(yùn)動(dòng)速度加快，回旋運(yùn)動(dòng)的半徑逐漸加大（圖 112）。 停止高頻電信號(hào)后，該離子將以較大的固定半徑作回旋運(yùn)動(dòng)，由于 該離子離檢測(cè)電極較近，因而檢測(cè)電極被感應(yīng)而產(chǎn)生高頻電信號(hào) （下頁圖）。這個(gè)信號(hào)被檢測(cè)，其頻率和該離子的回旋運(yùn)動(dòng)頻率相 一致，由公式（ 1）就可計(jì)算出該離子的質(zhì)量。 但必須指出，由于 FTICRMS 是用特定波形的高頻電場(chǎng)，把共振 池中某段質(zhì)量范圍的離子同時(shí)激發(fā)到回旋運(yùn)動(dòng)軌道上，并以各自的 回旋頻率作運(yùn)動(dòng)，因此，在檢測(cè)電極上感應(yīng)出不只一種頻率電信 號(hào)，而是多種頻率電信號(hào)的疊加。必須再用傅立葉變換技術(shù)，快速 將 時(shí)域譜 變換成 頻域譜 。按公式（ 1），可以由頻率換算成質(zhì)量數(shù)， 從而獲得各個(gè)離子的質(zhì)量及其豐度，即常見的質(zhì)譜圖。 FT m/z Frequency f (t) 時(shí)域譜 頻域譜 檢測(cè)到的單個(gè)離子的時(shí)域譜與頻域譜的變換 通過同時(shí)激發(fā)分析時(shí)內(nèi)的所有質(zhì)荷比的離子，通過對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換得到質(zhì)譜圖。 質(zhì)量精度最高，達(dá) 177。 ％ 幾種質(zhì)量分析器的比較 串聯(lián)質(zhì)譜 是通過對(duì)選定 m/z離子 反應(yīng)產(chǎn)物的分析 ， 對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行 結(jié)構(gòu)鑒定 或 斷裂機(jī)理 等方面的研究 。 此法不須預(yù)先色譜分離 ,適合復(fù)雜混合物體系分析 。 若要深入了解離子（包括分子離子和碎片離子）的性質(zhì)及其反應(yīng)機(jī) 理，僅僅取得常規(guī)質(zhì)譜數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，須結(jié)合串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)得到進(jìn) 一步的結(jié)構(gòu)信息。 M+? 和 F+ 離子的分解反應(yīng)通常都有許多競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)通道。 因此， 常規(guī)質(zhì)譜 記錄的是所有這些連續(xù)和平行反應(yīng)的總和。 M ? M+? ? P+ ? ??? 分子離子 碎片離子 第二代碎片離子 串聯(lián)質(zhì)譜 ? 第一類儀器利用質(zhì)譜在 空間 中的順序，是由兩臺(tái)質(zhì)譜儀串聯(lián)組裝而成。即前面列出的串列式多級(jí)質(zhì)譜儀。 ? 第二類利用了一個(gè)質(zhì)譜儀 時(shí)間 順序上的離子儲(chǔ)存能力，由具有存儲(chǔ)離子的分析器組成， ? 如 離子回旋共振儀 （ ICR）和 離子阱質(zhì)譜儀 。但不能進(jìn)行母離子掃描或中性丟失。 1 串 聯(lián) 四 極 桿（三 級(jí) 四 極 桿） tripleQuadrupole Analyzer Q?為過濾單元 Q?為碰撞單元 Q?為分析單元 4 幾 種 掃描方式的原理解釋 ： （ 1） Q1 Full Scan (Start – Stop)(Q1全掃描 ) – Q1 always used as single MS analyzer – Used primarily for ident. of precursor ion （ 2） SIM Selected Ion Monitoring(選擇離子監(jiān)測(cè) ) –Used to optimize analyzer for specific ions –SIM used for quantitative analyses –Q1 SIM used to “ optimize” precursor ion ? Maximize signal in preparation for MS/MS （ 3) Multiple Reaction Monitoring (MRM) 選擇離子對(duì)作多種反應(yīng)監(jiān)測(cè) (SRM) Precursor ion fixed Product ion fixed Fragmentation (CID) ? Many precursor to product ion pairs can be monitored (AB, A’ B’ , etc.) ? MRM is the best way to maximize signal intensity of product ions ? MRM used primarily for quantitation （ 4） Neutral Loss Scan(中性丟失掃描 ) ? Q1 amp。 Q3 both scan a given mass range but with a constant difference between ranges scanned ? Spectrum indicates which ions lose a neutral species equal to Q1 Q3 difference ? Complement to Precursor Ion Scan ? Neutral “ gain” indicates a multiply charged precursor ion was fragmented Δm m1+ scanned m3+ scanned Fragmentation ? When an Ion fragments the following formulas apply: – Positive mode ? (Parent)+ ? A+ + B Neutral – Negative mode ? (Parent) ? A + B Neutral 時(shí)間上的串聯(lián)質(zhì)譜（ tandemintime） 只有一個(gè)質(zhì)量分析器 , 只有離子阱或 FT?ICR質(zhì)譜計(jì)才可實(shí)現(xiàn)這種串聯(lián)技術(shù)。 1 離子阱完成串聯(lián)質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)的步驟為 ： （ 1）在適當(dāng)?shù)臈l件下，可選出某一質(zhì)荷比的離子貯存在離子阱中。 （ 2）進(jìn)行碰撞誘導(dǎo)斷裂 (CID)。 （ 3）通過掃描電壓 V，進(jìn)行質(zhì)量掃描，得到產(chǎn)物離子的質(zhì)譜。 . 時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜 離子 阱質(zhì)譜儀 ： 2 FT?ICR/MS做時(shí)間上的串聯(lián)質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)的過程 ： （ 1）選出某種質(zhì)荷比的離子，逐出所有其他的離子。 （ 2）用選定質(zhì)荷比離子的回旋頻率激發(fā)該離子， 由于 FT?ICR是在高真空下操作，為進(jìn)行 CID，需用脈沖閥導(dǎo)入碰撞氣體。 完成 CID，抽走碰撞氣體，恢復(fù)原高真空體系。 （ 3）對(duì)產(chǎn)物離子激發(fā)，進(jìn)入檢測(cè)器，得到產(chǎn)物離子的質(zhì)譜。 傅立葉回旋共振 質(zhì)譜儀 Fourier transformion cyclotron resonance 離子進(jìn)入共振腔后，通過調(diào)控 RF，選擇特定的母離子留在腔內(nèi)，再引入惰性碰撞氣體碰撞 ,產(chǎn)生碎片 ,并檢測(cè)碎片離子，這一過程不斷重復(fù)至 MS?。 3 四極桿 四極桿 線性離子阱串聯(lián)質(zhì)譜儀 ? 有革新性設(shè)計(jì)的串聯(lián)質(zhì)譜儀。 ? 它把四極桿 線性離子阱質(zhì)譜技術(shù)首次結(jié)合在一起，既保留了串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀的優(yōu)點(diǎn) ? 如中性丟失掃描（ NL）、 MRM定量等功能， ? 又克服了傳統(tǒng) 3D離子阱質(zhì)譜儀的缺點(diǎn) ? 如低質(zhì)量截止點(diǎn)（ 1/3效應(yīng)）、“空間電荷效應(yīng)”、碰撞效率低、定量性能差等。 ? 它是一臺(tái)集優(yōu)異定性功能與定量功能于一體的質(zhì)譜儀 ： 前體離子 P+ 不與任何粒子（包括中性分子、 離子、電子或光子等）進(jìn)行能量交換，屬單分子過程，被稱為亞穩(wěn)離子 （ Metastable Ion， MI）的解離反應(yīng)。 在觀察亞穩(wěn)反