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第5楼2019/11/22
比较四极杆和离子阱质谱
原理差异
四极杆分析器的原理是选择性离子稳定(mass stability),即只允许需要的离子通过四极杆分析器,一次仅能检测一种离子的强度。这种工作方式的优点是在静态的状态下(SIM、MS2),可以连续积分离子的强度,大大提高四极杆的定量的稳定性;但是缺点是在扫描状态下一次只能接受一种离子通过,其他的离子全部不能通过四极杆,造成了一定的浪费。
离子阱分析器是选择性离子不稳定(mass selected instability),即在储存了离子后,逐个将离子激发出离子阱分析器,理论上离子阱内的所有离子都能被检测(实际效率在10~50%)。由于必须先将离子储存在离子阱中,所以离子阱没有静态的工作模式,只能按照时序一遍一遍的扫描。优点是花样多,可以做串级、选择性离子储存、阱内反应等;缺点是定量的误差比较大,一次性能在离子阱中储存的离子总数有限。
定性能力
四极杆的定性能力有限,但是由于四极杆成熟的比离子阱早,有标准的谱图库(NIST、weily等),所以应用方法比较齐全。标准的GCMS大多数都是四极杆质谱,配合气相色谱的预分离、四极杆采样、软件搜库并定量,这一流程早在80年代就已经定型。四极杆质谱不能进行串级质谱,所以对样品的定性能力有限;在价格高得多的三重四极杆具备串级功能,定性能力强得多。
离子阱的定性能力要比四极杆强得多。由于离子阱质谱采用了时序工作的方式,可以在阱内空间实现多种反应,最重要的当然是碰撞碎裂(collision induced dissociation,CID)即串级质谱。由于拥有串级质谱操作的能力,离子阱质谱可以通过母离子、子离子的关系,得出母离子的结构信息,确定母离子的性质。而且通过多级串级,可以更进一步了解母离子、子离子以及子离子的子离子(MSn)的结构信息,佐证对离子种类的判断。商业离子阱GCMS要到80年代末期和90年代初才发展起来,往往离子阱的谱图比四极杆的匹配度低一些(现在离子阱往往采用分段扫描的技术,把一张谱图分为4~6段扫描,这样离子强度信号才能匹配的比较好)。
定量能力
四极杆的定量能力是各种质谱中最好的(与磁质谱相当),特别是具备单离子检测(SIM)功能。SIM能够连续过滤单一离子,通过长时间积分达到高灵敏度、高动态范围的能力;四极杆质谱的动态范围可达6~9个数量级,稳定度可达0.05%~5%。
离子阱质谱的定量能力有限,由于离子阱一次只能容纳一批离子,所以不能进行长时间的积分。离子阱的动态范围仅有4~5个数量级,稳定度大约在5~50%。
灵敏度
四极杆和离子阱的灵敏度很难比较,很多用户对离子阱和四极杆的灵敏度看法不一,而且往往差异很大。这是两种仪器的工作方式差异和应用领域差异造成的。
定量精度
四极杆质谱定量精度比离子阱质谱好。