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飞行时间-四级杆质谱联用仪原理与构造

zhangyongmei

2024/10/02

液质联用（LCMS）

飞行时间-四级杆质谱联用仪（Time-of-Flight Quadrupole Mass Spectrometer, TOF-QMS）结合了飞行时间质谱（Time-of-Flight, TOF）和四级杆质谱（Quadrupole Mass Spectrometer）两种技术。下面将详细介绍其工作原理与构造。

原理

飞行时间质谱（TOF）原理

· 当离子被电离后，它们获得相同的初始动能，但由于质量不同，它们在电场中的飞行速度会有所不同。

· 质量较大的离子飞行速度较慢，而质量较小的离子飞行速度较快。

· 通过测量离子从离子源到检测器所需的时间（飞行时间），可以计算出离子的质量/电荷比（m/z）。

四级杆质谱（QMS）原理

· 四级杆由四根平行的电极组成，通过在相对的电极上施加交变电压和直流电压，可以形成一系列稳定和不稳定的区域。

· 只有特定质量的离子能够在稳定的区域内通过四级杆，并被检测器检测到。

联用仪原理

· 飞行时间-四级杆质谱联用仪通常将四级杆作为前端的质量过滤器，用于选择特定的质量范围或离子。

· 经过四级杆筛选的离子随后进入飞行时间分析器，进行精确的质量测量。

· 这种组合提供了高分辨率和高灵敏度的质谱分析。

构造

飞行时间-四级杆质谱联用仪的主要构造包括以下几个部分：

1. 进样系统：

· 包括进样器、色谱柱等，用于将样品引入质谱仪。

2. 离子源：

· 负责将样品中的分子电离成带电的离子，如电子电离（EI）、电喷雾电离（ESI）等。

3. 四级杆质量过滤器（QMS）：

· 用于筛选特定质量范围的离子，提高后续分析的特异性。

4. 飞行时间分析器（TOF）：

· 包括飞行管、反射器（在某些设计中）和检测器。

· 离子在飞行管中飞行，根据到达检测器的时间进行质量分析。

5. 反射器（可选）：

· 在一些设计中，离子在飞行管中飞行后会遇到一个反射器，这可以增加离子的飞行路径，提高质量分辨率。

6. 检测器：

· 检测器记录到达的离子，并将其转化为电信号，这些信号随后被转换成质谱图。

7. 真空系统：

· 整个质谱仪需要在高真空环境下运行，以防止离子与空气分子碰撞而损失。

8. 数据系统：

· 用于控制仪器操作、收集数据、处理数据和生成报告的计算机系统。

飞行时间-四级杆质谱联用仪结合了四级杆的筛选能力和飞行时间的高分辨率，适用于复杂样品的快速、高精度分析。这种仪器在药物发现、蛋白质组学、代谢组学等领域有着广泛的应用。通过四级杆筛选特定离子，再利用飞行时间进行精确的质量测量，能够提供更丰富的结构信息和更高的定量准确性。

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