质量分析器.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,质谱质量分析器简介及应用,1,2024/12/3 周二,2,GC,或,LC,接口,有机质谱示意图,质量分析器,检测器,离子源,PC,将离子源产生的离子按,m/z,顺序分开并排列成谱,2024/12/3 周二,目的,质量分析器是质谱仪器的核心，由质量分析器的不同构成了不同种类的质谱仪器。由于不同类型的质谱仪器有不同的原理、功能、指标、应用范围，还涉及到它们可能有不同的实验方法，因而有必要了解各种质谱分析器。,3,2024/12/3 周二,单聚焦质量分析器,双聚焦质量分析器,四极杆质量分析器,离子阱质量分析器,傅立叶变换离子回旋共振（,FT-ICR,）,飞行时间质量分析器（,TOF,）,内容,4,2024/12/3 周二,5,仅用一个扇形磁场，实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因而也称为磁扇形分析器,可以是,180,90,60,等,一、单聚焦质量分析器,(single focusing mass analyzer),2024/12/3 周二,单聚焦质量分析器原理,在离子源中形成的各种离子被加速电压加速，获得动能；加速后的离子进入磁场，在磁场作用下作圆周运动，洛伦兹力提供向心力,:,我们在进行质谱分析时需顺次确定各种质荷比的离子的强度，检测器置于固定的位置，即,r,为常数；可以固定,V,，扫描,B,，从而得到所有,m/z,离子的质谱图。,已经证实，由一点出发的、具有相同质荷比的离子，以同一速度但不同角度进入磁场偏转后，离子束可重新会聚于一点，即静磁场具有,方向聚焦,作用，因而称为,单聚焦,质量分析器。,6,2024/12/3 周二,单聚焦质量分析器的,缺点,：,前面讨论的是理想情况，事实上，离子在加速之前其动能并非绝对为零；同一质荷比的离子，由于初始动能的差别而使其经磁场偏转后不能准确地聚焦于一点，因此仪器的分辨率不是很高。,单聚焦质量分析器的结构简单，操作方便，但分辨率低,（一般为,500,以下），主要用于同位素测定。,应用,为提高仪器的分辨率，质量分析器除了应用一个扇形磁场之外，还加上一个扇形电场,(,静电分析器，,ESA),，这就构成了,双聚焦质量分析器,。,7,2024/12/3 周二,8,二、双聚焦质量分析器,(double focusing mass analyzer),一束具有能量分布的离子束，经过扇形静电场的偏转后，离子按能量的大小顺次排列。因静电场与静磁场一样具有能量色散作用，因此如果使二者的能量色散数值相等、方向相反，离子在通过扇形电场和扇形磁场之后即能达到,能量聚焦,；加上方向,聚焦作用,，就是,“,双聚焦,”,。,离子在方向、能量都聚焦的情况下，质谱可达到高分辨！,双聚焦质量分析器是目前高分辨质谱中最常用的质量分析器！,2024/12/3 周二,三、四级杆质量分析器,(quadrupole mass analyzer),9,2024/12/3 周二,10,质量分析器,离子源,四极杆作为质量过滤器,m,m,above,m,below,检测器,离子源,X+,X-,RF/DC,RF/DC,四级杆质量分析器基本原理,2024/12/3 周二,（,U,-,V,cos,t,）,（,U,+,V,cos,t,）,优点,四级杆质量分析器是一种无磁分析器，体积小，重量轻，操作方便，扫描速度快，分辨率较高，适用于色谱,质谱联用仪器。,棒状电极上加一个直流电压,(DC),和一个射频电压,(RF),两对电极之间的电位相反。对于给定的直流和射频电压,只有特定质荷比的离子能够通过并到达检测器,其他质荷比的离子则与电极碰撞湮灭。改变,DC/RF,可以实现质谱扫描功能。,11,2024/12/3 周二,四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。在气相色谱,-,质谱,(GC/MS),和液相色谱,-,质谱,(LC/MS),联用仪中,四极杆是最常用的质量分析器之一。在研究级应用中,常涉及质谱仪器多级串联系统,MS,n,而四极杆质谱计则是,MS,n,实验中最常用的质谱计类型之一；例如：三级四极杆串联质谱。,应用,12,2024/12/3 周二,四、离子阱,(Ion Trap),由两个端盖电极和位于它们之间的类似四极杆的环电极构成。端盖电极施加直流电压或接地,环电极施加射频电压,(RF),通过施加适当电压就可以形成一个势能阱,(,离子阱,),。根据,RF,电压的大小,离子阱就可捕获某一质量范围的离子。离子阱可以储存离子,待离子累积到一定数量后,升高环电极上的,RF,电压,离子按质量从高到低的次序依次离开离子阱,被电子倍增监测器检测。,被称作,“,四级杆的三维形式,”,13,2024/12/3 周二,当一组由电离源,(,化学电离源或电子轰击源,),产生的离子由上端小孔进入阱中后,离子储存于,RF,和,DC,形成的电场中；射频电压开始扫描,陷入阱中离子的轨道则会依次发生变化而从底端离开环电极腔,从而被检测器检测。,14,2024/12/3 周二,优点及用途,1,、单一的离子阱可实现多级串联质谱,MS,n,；,2,、结构简单,性价比高；,3,、灵敏度高,较四极质量分析器高,10,1 000,倍,;,4,、质量范围大,(,商品仪器已达,6 000),。,这些优点使得离子阱质谱计在物理学、分析化学、医学、环境科学、生命科学等领域中获得了广泛的应用。,15,2024/12/3 周二,五、傅立叶变换离子回旋共振,(FT-ICR),16,2024/12/3 周二,当运动半径增大到一定程度之后停止激发,所有离子都同时从共振状态回落,并且在检测板上形成一个自由感应衰减信号,即像电流,(image current),，被电学仪器放大和记录。得到的像电流是包括了所有离子自由感应衰减信息的时域信号，在经过傅立叶转换以后就可以获得一个完整的频率域谱。而离子的质荷比与其共振频率具有一一对应关系,因此我们可以方便地得到通常的以质荷比为横坐标的质谱图。,FT-ICR MS,将离子源产生的离子束引入,ICR,中,随后施加一个涵盖了所有离子回旋频率的宽频域射频信号。在此信号的激发下,所有离子同时发生共振并沿着一个半径逐渐增大的螺旋型轨迹运动。,原理,17,2024/12/3 周二,特点：,傅立叶变换质谱计的分辨率极高，远远超过其它质谱计。在,m=1000u,时，商品仪器的分辨率可超过 ；,可完成多级（时间上）串联质谱的操作，由于它可提供高分辨的数据，因而信息量更丰富；,一般采用外电离源，可采用各种电离方式，便于与色谱仪联机；,灵敏度高、质量范围宽、速度快、性能可靠等。,18,2024/12/3 周二,六、飞行时间质量分析器,(TOF),核心部分,离子漂移管,原理：用一个脉冲将离子源中的离子瞬间引出，经加速电压加速，它们具有相同的动能而进入漂移管，质荷比最小的离子具有最快的速度因而首先到达检测器，质荷比最大的离子则最后到达检测器。,19,2024/12/3 周二,优点,：,从原理可知，飞行时间质谱计检测离子的质荷比是没有上限的，这就特别适合于生物大分子的测定。如：用,TOF,测定单克隆的人免疫球蛋白，分子量已高达,982000 2000u,。,飞行时间质谱计要求离子尽可能,“,同时,”,开始飞行，适合于与脉冲产生离子的电离过程相搭配，分析适用于脉冲离子化方式（如,MALDI,）的大分子量的多肽、蛋白质。,扫描速度快，适于研究极快的过程。,结构简单，便于维护。,20,2024/12/3 周二,串联质谱仪,21,2024/12/3 周二,QOO,QO,Q1,Hyperquad,Q3,Hyperquad,Q2,Collision Cell,TSQ Quantum Components,Detection,System,Ion MAX Source,Interface,Heated,Capillary,Mass Analyzer,22,2024/12/3 周二,样品导入,毛细管，四极预杆,传输离子，从大气压到高真空状态,喷雾室,-,样品雾化，离子化，去溶剂,一级四极杆,过滤母离子,二级四极杆,Ar,碰撞诱导解离母离子,三级四极杆,过滤子离子,检测器,检测离子，产生质谱信号,真空泵,双阶分子涡轮泵,三重四级杆质量分析器,23,2024/12/3 周二,Thank you!,24,2024/12/3 周二,