API 串联四极杆质谱仪和Analyst软件定性、定量基础培训.pdf

亚洲质谱技术支持中心亚洲质谱技术支持中心API 串联四极杆质谱仪和Analyst软件定性、定量基础培训朱怀恩N8008203488（免费），（免费），86-021-61371692，15921616715上海市南京西路上海市南京西路1366号恒隆广场号恒隆广场II座座16楼楼亚洲质谱技术支持中心亚洲质谱技术支持中心串联液质系统分析原理串联液质系统分析原理3AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用质谱的基本概念一、质谱是什么？一、质谱是什么？Mass Spectromety特殊的天平：称量离子的质量。质谱学：是一门研究气相离子结构、性质及反应行为的科学。二、质谱能做什么？二、质谱能做什么？定性：化合物的结构定量：混合物的组成领域：化学、生物学、医学、药学、环境、物理、材料、能源等三、质谱的独到之处是什么？三、质谱的独到之处是什么？4个特性：Sensitivity 灵敏Speed 快速Specificity 特异Stoichiometry化学计量100200300400500600m/z0100%254.2194.2507.3334.3399.74AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用质谱技术：质谱技术：质谱分析过程：样品通过进样系统进入离子源，由于结构性质不同而电离为各种不同质荷比（m/z）的分子离子和碎片离子，而后，带有样品信息的离子碎片被加速进入质量分析器，不同的离子在质量分析器中被分离并按质荷比大小依次抵达检测器，经记录即得到按不同质荷比排列的离子质量谱，也就是质谱(mass spectrum)。质谱：按离子的质荷比的大小依次排列形成的图谱5AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用质谱是如何工作的质谱是如何工作的样品引入离子化样品引入离子化质量分析器质量分析质量分析器质量分析检测器检测数据分析检测器检测数据分析离子源离子源+13301330133013401340134013501350135010010010075757550505025252500 0样品引入样品引入Method to vaporize sample Solid Liquid Vapor检测离子离子的形成(带电荷的离子)根据质荷比(m/z)分离质谱图质谱图6AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用样品引入方法样品引入方法 连续进样-提供准确的低流速。允许连续的样品引入以便仪器的调谐和优化。分流进样-使用针泵和LC系统优化离子源和化合物参数。流动注射进样(FIA)-没有柱子的情况下，使用LC高通量的优化离子源参数。液相色谱-使用LC在宽的流速范围下，分离、分析混合物7AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用液体流路数据/信号LC数据数据/信号工作站信号工作站API 4000/4000 QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪8AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源9AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源10AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用大气压离子化接口*(API)主要有3种大气压离子化接口：电喷雾电离(ESI)-样品通过保持在高压下的电喷雾针喷射出带电荷的液滴，最终演变成气态离子。此源是化合物在液相中离子化。我们的TurboIonSpray 离子源使用加热辅助气，保证了高流速。大气压化学电离(APCI)-样品被喷雾到加热室中，在电晕针帮助下使化合物在气相中离子化。大气压光电离(APPI)-是化合物在气相中离子化。我们的PhotoSpray离子源也有加热的雾化气并使用UV辐射和掺杂剂（dopant）来诱导离子化。*大气压离子源，或API，是一种非常温和的、低能量离子化过程。11AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用离子源3.6e4Intensity,cpsMometasoneMinoxidilTIS0.51.01.52.02.53.03.5Time,min0.04.0e4Intensity,cps0.51.01.52.02.53.03.50.0Time,minMometasoneMinoxidilAPCI12AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用电喷雾离子化(ESI)原理气帘气气帘气(CUR)蒸发蒸发库伦爆炸库伦爆炸离子喷雾电压离子喷雾电压(IS)雾化气雾化气(GS1)LC Flow形成带电液滴形成带电液滴Orifice(DP)质量分析器质量分析器真空区域大气压区域TurboHeater(TEM)/辅助加热气辅助加热气(GS2)1.2.3.1.形成带电液滴2.液滴蒸发，液滴里的场强增加3.离子从液滴中脱离，在接口处聚焦13AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用Turbo V 离子源(针对 API 3200,API 4000,&API 5000 系统)垂直和水平方向可精细调节 内置的气路和配线方便使用 直角设计保证了充分的去溶剂并提高了耐用性 对称的 750C 加热装置 含2个离子源:ESI&APCI14AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用参数优化喷针位置通常高于导管0.5至1mm根据流动相的比例和流速大小优化参数，高含水比例的流动相需要更高的温度和气流，离子源温度太低时易形成溶剂簇离子气帘气在不影响灵敏度的前提下可设定较高值，以保障仪器的抗污染及方法的重现性15AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用离子源的选择-ESI优点 适合范围广:分析离子型/极性化合物、难挥发或热不稳定性化合物 多电荷离子的形成，可以分析高分子量化合物 灵敏度高缺点 在溶液中必须形成离子 流动相中缓冲盐的种类和浓度对灵敏度均有显著影响，因此流动相的选择非常重要 具有流速依赖性 基质抑制现象较为明显 放电现象16AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用大气压化学电离(APCI)的原理?毛细管样品送入加热管中?在加热管中溶剂挥发?加热管出口处放置电晕(Corona)放电针,使挥发出来的溶剂分子电离，形成等离子体。?等离子体与样品分子反应，生成MH+或MH准分子离子。17AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用Turbo V离子源的APCI 一个不用使用工具只要换探针就可以切换ESI和和APCI 的离子源 用手或螺丝起子就可调节的电晕针 电晕针一直在离子源中(显示ESI 探针）18AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用参数优化19AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用离子源的选择-APCI优点 有一定挥发性的中等极性或低极性的小分子化合物 对溶剂选择、流速和添加物的依赖性较小缺点 有可能发生热裂解 样品需要有一定的挥发性 适合分析分子量小于2000 Da 的样品20AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用大气压光离子化(APPI)原理.APPI中两个离子化机制:1.电荷在非极性化合物间传递(上面所示)2.极性化合物溶剂传递21AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用什么时候使用不同源ESIAPCIAPPIIonicAnalyte PolarityMolecular Weight10110210310104105Non-Ionic22AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用避免的事:盐干扰离子化并成簇，使质谱图变得复杂 强碱或季铵如三乙胺，在正离子模式下引起信号抑制 强酸如磺酸、硫酸和三氟乙酸 可能在负离子模式下引起信号抑制 非挥发性添加剂或缓冲液如磷酸盐导致加合物的产生，且污染物离子源 非挥发离对子试剂如十二烷基硫酸钠（SDS)引起严重的离子抑制23AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用ESI主要特点？主要特点？APCI主要特点？主要特点？24AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源25AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用气帘气气帘气高抗污染的实现气帘气26AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用提高离子传输效率提高离子传输效率提高离子传输效率提高离子传输效率带有高气压设计的带有高气压设计的带有高气压设计的带有高气压设计的RFRF离子桥离子桥离子桥离子桥+-3-2-10123-3-2-10123X(mm)Y(mm)入口入口出口出口-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.5020406080100120140160180200Z Coord(mm)X Coord.(r0)7 mtorr离子束的直径离子束的直径阻尼轨迹阻尼轨迹(碰撞聚焦碰撞聚焦)27AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源28AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用四极杆质量分析器+DC/RF 电场选择过滤离子29AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用单四极杆质谱工作模式全扫描全扫描选择离子监测选择离子监测(SIM)30AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源31AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用串联四极杆质谱的核心技术碰撞反应池 对于串联四极杆质谱，单位时间内监测的MRM通道的多少，即在一次采样中可同时测定MRM的数目，被认为是仪器效率高低的标志。事实上，“可同时测定MRM的数目”就是通常所说的串联四极杆质谱的“快慢”。一台串联四极杆质谱更“快”，就是指在单位时间内能监测的MRM数目更多。而且，一台更快的串联四极杆质谱仪，就要求碰撞反应池足够快地将前一个母离子产生的子离子“赶”出去，并允许下一个母离子进入。如果，碰撞反应池没来得及将前一个母离子产生的子离子“赶”出去，就把下一个母离子放入，那么我们就无从分辨哪些子离子是前一个母离子产生的，而哪些是后者产生的。这就被称为串联四极杆质谱仪的交叉干扰。归根结底，串联四极杆质谱仪MRM工作的快慢与四极杆质量扫描速度没有任何直接关联，决定MRM工作效率的瓶颈在于碰撞反应池！32AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用LINAC/LINAC/LINAC/LINAC/高压碰撞室高压碰撞室高压碰撞室高压碰撞室-无交叉污染，无交叉污染，有效消除有效消除有效消除有效消除“假阳性假阳性假阳性假阳性”Low Gas PressureHigh Gas Pressure,Collisional FocusingHigh Pressure8 mTorrHigh Pressure8 mTorrLINAC线性离子加速碰撞池技术 高（气）压碰撞池设计使离子连续加速，快速通过碰撞池 提高灵敏度 MRM模式下（定量），允许减少离子驻留时间，而不损失灵敏度“n in 1“MRM up to 300 pairs 提高分析速度 有效消除“记忆效应”增加分析结果可靠性33AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用线性离子加速技术 LINAC碰撞室入口碰撞室出口field on center line 5.75 vfield on center line 4.25 v碰撞室入口碰撞室出口+5.75 v+4.25 v+1.5v 连续梯度电场由四极杆摆放位置而形成梯度电场34AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用串联四极杆质谱的工作模式过滤子离子扫描母离子母离子扫描子离子扫描过滤母离子扫描子离子多反应监测(MRM)过滤母离子过滤子离子扫描 Q1 和 Q3同时计算质量数差异中性丢失扫描35AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用MRM原理碰撞气碰撞气母离子母离子子离子子离子Q2Q3 质量过滤器Q1 质量过滤器36AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用API4000/4000QTRAP三重四极杆三重四极杆/串联线性离子阱质谱仪串联线性离子阱质谱仪检测器三级四极杆线性离子阱LINAC线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源37AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用38AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用耐用性和重现性0.00E+002.00E+044.00E+046.00E+048.00E+041.00E+051.20E+051.40E+051.60E+051.80E+052.00E+05020040060080010001200Injection NumberResponseMethomyl 3.1%Carbaryl 3.3%Aldicarbsulfone 3.6%Aldicarb 3.6%空白土壤样品加标样(50ng/mL);超过1200 次进样(3.5 天)39AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用串联四极杆的扫描方式有哪些？检测器电压优化原则？串联四极杆的扫描方式有哪些？检测器电压优化原则？40AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用Any Questions?41AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用三重四极杆线性离子阱串联质谱技术三重四极杆线性离子阱串联质谱技术QqQMRM 灵敏度和选择性中性丢失母离子扫描子离子扫描MS23D Trap全扫描灵敏度高MS3 或更多Q TRAP系列系列全扫描灵敏度高MS3MRM 选择性和灵敏度中性丢失母离子扫描+革命性的扫描功能42AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用MRM-IDA工作流程定性定量同时进行MRM条件判断感兴趣的母离子增强子离子扫描NY 步骤1，若干个MRM同时采集；步骤2，系统自动判断：某个MRM通道采集到的信号强度超过预设值（即“出现色谱峰”）；步骤3，当步骤2的条件满足时，系统自动切换（2ms）为线性离子阱模式，进行增强子离子扫描（EPI），获得对应MRM通道之母离子的MSMS谱图；返回步骤1。43AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用举例：23.65min，MRM253.1/209.1采集到的信号超过预设值时，EPI瞬间启动，采集253.1离子的子离子扫描图。X I C o f -M R M (8 8 p a ir s):E x p 1,2 5 3.1/2 0 9.0 D a fr o m S a m p le 1 (U 0.M a x.1.6 e 5 c p s.24681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 4T im e,m in0.02.0 e 44.0 e 46.0 e 48.0 e 41.0 e 51.2 e 51.4 e 51.6 e 52 3.6 58.6 883.0211.0169.0237.1253.1209.1193.0167.167.083.8165.0251.1100150200250300m/z,Da0e05e5Intensity,cps-MSMS of 253.1(Parent)44AB China 2008 Applied BiosystemsAPI 串联四极杆液质及Analyst软件应用Thanks for listening!