三重四级杆质谱原理

三重四级杆质谱（Triple Quadrupole Mass Spectrometry, 或称为 Triple Quad MS）是一种高性能的质谱技术，广泛应用于需要高灵敏度和选择性的定量分析领域。三重四级杆质谱仪由三个连续的四级杆质量分析器组成，每个四级杆执行不同的功能，从而实现高选择性的多级质谱分析。

### 基本组成部分

1. **第一级四级杆（Q1）**：
- 第一级四级杆作为质量过滤器，用于选择特定的前体离子（precursor ions）。只有选定的前体离子才能通过这一级，进入后续的分析器。

2. **第二级四级杆（Q2）**：
- 第二级四级杆通常作为一个碰撞室（collision cell），其中填充有一定压力的惰性气体（通常是氩气）。在这里，前体离子与惰性气体发生碰撞，导致前体离子发生碎裂，形成多个碎片离子。这一过程被称为碰撞诱导解离（CID, Collision-Induced Dissociation）。

3. **第三级四级杆（Q3）**：
- 第三级四级杆作为第二个质量分析器，用于分离和检测从第二级四级杆中产生的碎片离子。通过调整Q3的扫描模式，可以选择性地检测特定的子离子（product ions）。

### 工作原理

1. **样品引入与电离**：
- 样品首先通过进样系统（如电喷雾电离ESI或大气压化学电离APCI）被电离成带电的离子。

2. **前体离子选择**：
- 电离后的离子进入第一级四级杆（Q1），在这里，只允许特定质量数的前体离子通过。

3. **碰撞诱导解离（CID）**：
- 选定的前体离子进入第二级四级杆（Q2），在该区域内与惰性气体碰撞，导致前体离子碎裂成一系列具有特征性的碎片离子。

4. **子离子检测**：
- 碎片离子继续进入第三级四级杆（Q3），在这里，根据需要检测的子离子质量数进行选择，并最终被检测器记录下来。

### 分析模式

三重四级杆质谱仪支持多种分析模式，以满足不同的分析需求：

- **选择反应监测（SRM, Selected Reaction Monitoring）**：也称为多反应监测（MRM, Multiple Reaction Monitoring），是最常用的定量模式。在这种模式下，Q1选择特定的前体离子，Q2进行CID碎裂，Q3检测特定的子离子。

- **多通道反应监测（MRM, Multiple Reaction Monitoring）**：与SRM类似，但可以同时监测多个前体离子及其对应的子离子组合。

- **产物离子扫描（Product Ion Scan）**：Q1选择特定前体离子，Q2进行CID，Q3扫描一定范围内的子离子，用于表征前体离子的碎裂模式。

- **前体离子扫描（Precursor Ion Scan）**：Q1扫描一定范围内的前体离子，Q2进行CID，Q3选择特定的子离子，用于寻找具有相同碎裂模式的化合物。

三重四级杆质谱因其高选择性和灵敏度，特别适合于复杂基质中痕量分析物的定量分析，广泛应用于药物代谢、环境监测、食品安全等多个领域。