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1913年J.J.Thomson制成第一臺(tái)質(zhì)譜儀，用其發(fā)現(xiàn)了20Ne,22Ne同位素。1919年第一臺(tái)質(zhì)譜儀是英國(guó)科學(xué)家弗朗西斯·阿斯頓于1919年制成的。阿斯頓用這臺(tái)裝置發(fā)現(xiàn)了多種元素同位素，研究了53個(gè)非放射性元素，發(fā)現(xiàn)了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質(zhì)量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。早期的質(zhì)譜儀主要是用來(lái)進(jìn)行同位素測(cè)定和無(wú)機(jī)元素分析，二十世紀(jì)四十年代以后開(kāi)始用于有機(jī)物分析，六十年代出現(xiàn)了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，使質(zhì)譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域大大擴(kuò)展，開(kāi)始成為有機(jī)物分析的重要儀器。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用又使質(zhì)譜分析法發(fā)生了奔騰變化，使其技術(shù)更加成熟，使用更加方便。八十年代以后又出現(xiàn)了一些新的質(zhì)譜技術(shù)，如快原子轟擊電離子源，基質(zhì)輔助激光解吸電離源，電噴霧電離源，大氣壓化學(xué)電離源，以及隨之而來(lái)的比較成熟的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀，富立葉變換質(zhì)譜儀等。這些新的電離技術(shù)和新的質(zhì)譜儀使質(zhì)譜分析又取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。目前質(zhì)譜分析法已廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、化工、材料、環(huán)境、地質(zhì)、能源、藥物、刑偵、生命科學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。

 

四極桿質(zhì)譜儀，QMS

　　QMS是最常見(jiàn)的質(zhì)譜儀器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占絕大多數(shù)。

　　

優(yōu)點(diǎn)：

　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；

　　維護(hù)簡(jiǎn)單；

　　SIM功能的定量能力強(qiáng)；

　　是多數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中采用的儀器設(shè)備。

　　

缺點(diǎn)：

　　無(wú)串極能力，定性能力不足；

　　分辨力較低（單位分辨），存在同位素和其他m/z近似的離子干擾。

　　速度慢；

　　質(zhì)量上限低（小于1200u）。

　　

典型產(chǎn)品：

　　沃特世Xevo TQ-S系列：革命性StepWave技術(shù)，想在難以想象的低濃度下更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定、重復(fù)性更高地分析化合物？沒(méi)問(wèn)題！

　　舜宇恒平MSQ8100型臺(tái)式GC/MS： 高精度溫度控制和快速升降溫，最高30000u/s的掃描采集速度，即使是尖銳的色譜峰也能穩(wěn)定采集。

 

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，TOFMS

　　TOFMS是速度最快的質(zhì)譜儀，適合于LC-MS方面的應(yīng)用。

 

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　分辨能力好，有助于定性和m/z近似離子的區(qū)別，能夠很好的檢測(cè)ESI電噴霧離子源產(chǎn)生多電荷離子；

　　速度快，每秒2～100張高分辨全掃描（如50～2000u）譜圖，適合于快速LC系統(tǒng)（如UPLC）；

　　質(zhì)量上限高（6000～10000u）。

 

　　缺點(diǎn)：

　　無(wú)串極功能，限制了進(jìn)一步的定性能力；

　　售價(jià)高于QMS；

　　較精密，需要認(rèn)真維護(hù)。

 

　　典型產(chǎn)品：

　　天瑞iTOFMS-1G：是中國(guó)首款具有完全自主產(chǎn)權(quán)的商品化小型臺(tái)式電子轟擊離子源-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀。具有高分辨、高靈敏度和高采集速度的優(yōu)異功能，實(shí)現(xiàn)了與快速氣相色譜的完美對(duì)接。

　　珀金埃爾默的AxION 2 TOF MS：精確的質(zhì)量分析性能和超寬的動(dòng)態(tài)線(xiàn)形范圍，采集速率高，能進(jìn)行快速色譜分析。

 

三重四極桿質(zhì)譜儀，QqQ

 

　　QqQ質(zhì)譜給四極桿質(zhì)譜儀在保留QMS原有定量能力強(qiáng)的特點(diǎn)上，提供了串級(jí)功能，加強(qiáng)了質(zhì)譜的定性能力，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中常作為QMS的確認(rèn)檢測(cè)手段。

 

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　有串極功能，定性能力強(qiáng)；

　　定量能力非常好，MRM信噪比高于QMS的SIM；

　　是常用的QMS結(jié)果確認(rèn)儀器；

　　除一般子離子掃描功能外，QQQ還具有SRM、MRM、母離子掃描、中性丟失（Neutral loss）等功能（離子阱不行）對(duì)特征基團(tuán)的結(jié)構(gòu)研究有很大幫助。

 

　　缺點(diǎn)：

　　分辨力不足，容易受m/z近似的離子干擾；

　　售價(jià)較高；

　　需要認(rèn)真維護(hù)。

 

　　典型產(chǎn)品：

　　SCIEX Triple Quad™ 5500 LC/MS/MS 系統(tǒng)： 據(jù)說(shuō)是市場(chǎng)上靈敏度最高的三重四極桿質(zhì)譜？在復(fù)雜基質(zhì)的混合物分析中，仍具有高靈敏度和極強(qiáng)的耐用性。

　　四極離子阱，QTrap

　　技術(shù)上而言，在傳統(tǒng)QQQ的四極桿中加入了輔助射頻，可以做選擇性激發(fā)；或者就功能而言，為QQQ提供了多級(jí)串級(jí)的功能

 

　　優(yōu)勢(shì)：

　　同時(shí)具備MRM、SRM、中性丟失和多級(jí)串級(jí)功能，非常適合于未知樣品的結(jié)構(gòu)解析

 

　　缺點(diǎn)：

　　分辨力還是低了點(diǎn)

 

　　典型產(chǎn)品：

　　ABI/Sciex， QTrap5500系列質(zhì)譜：世界上最靈敏的離子阱系統(tǒng)。

 

線(xiàn)性離子阱，Linear Ion Trap

傳統(tǒng)3D離子阱的增強(qiáng)版本

 

優(yōu)點(diǎn)：

　　相對(duì)于傳統(tǒng)3D離子阱，靈敏度高10倍以上；

　　多級(jí)串級(jí)質(zhì)譜。

 

缺點(diǎn)：

　　相對(duì)于QqQ，還是不能做MRM、中性丟失等特征基團(tuán)篩選功能。

 

典型產(chǎn)品：

　　Thermo公司的LTQ XL線(xiàn)性離子阱質(zhì)譜儀：增強(qiáng)型二維線(xiàn)性離子阱質(zhì)譜儀，擁有無(wú)與倫比的靈敏度和超快的周期時(shí)間，可以保證在最短的時(shí)間內(nèi)用最少的樣品得到最多的質(zhì)譜信息

　　線(xiàn)型離子阱和三維離子阱的比較

　　這個(gè)比較可能是很少有的一邊倒的場(chǎng)面——線(xiàn)型離子阱的靈敏度、分辨力、速度、通量等指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的3D離子阱。

　　自從2003年Finnigan公司推出了LTQ線(xiàn)型離子阱之后，由于專(zhuān)利的問(wèn)題其他公司不能生產(chǎn)線(xiàn)型離子阱，一時(shí)間眾多廠家的3D離子阱銷(xiāo)量下降很多。3D離子阱的市場(chǎng)被線(xiàn)型離子阱蠶食的非常嚴(yán)重，特別是在中國(guó)質(zhì)譜市場(chǎng)，由于用戶(hù)愛(ài)追新潮、求大求好，線(xiàn)型離子阱在中國(guó)賣(mài)的很好。以至于在很多時(shí)候Bruker和Agilent的離子阱廣告都看不見(jiàn)了。但是實(shí)際上線(xiàn)型離子阱在國(guó)外并不是非常流行，特別是一些離子阱的老用戶(hù)，由于已經(jīng)習(xí)慣了離子阱的指標(biāo)，對(duì)于價(jià)錢(qián)高很多的線(xiàn)型離子阱往往只叫好不出手，寧可買(mǎi)只要3/5價(jià)錢(qián)的LCQ這種老式3D離子阱。

 

四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜，QTOF

　　QTOF以QMS作為質(zhì)量過(guò)濾器，以TOFMS作為質(zhì)量分析器。

　　

優(yōu)點(diǎn)：

　　能夠提供高分辨譜圖；

　　定性能力好于QqQ；

　　速度快，適合于生命科學(xué)的大分子量復(fù)雜樣品分析。

　　

缺點(diǎn)：

　　成本高；

　　需要仔細(xì)維護(hù)。

　　

典型產(chǎn)品：

　　Agilent 6545 Q-TOF LC/MS 系統(tǒng)：更高的分離能力和靈敏度，比前代的常規(guī)分析儀器高 5 倍，快速?gòu)?qiáng)大的自動(dòng)調(diào)諧功能，在小分子化合物分析方面可獲最佳結(jié)果。

　　布魯克impact II四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀：50 GBit/sec 的采樣速率，高分辨率下的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集也沒(méi)問(wèn)題，適合高通量定量方面的應(yīng)用。

　　這一點(diǎn)是德國(guó)布魯克的Maxis超高分辨QTOF的賣(mài)點(diǎn)——在每秒20譜圖的速度下保持6萬(wàn)分辨力。

 

離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)譜，Trap TOF

　　以3D離子阱作為質(zhì)量選擇器和反應(yīng)器，結(jié)合了離子阱的多級(jí)質(zhì)譜能力和飛行時(shí)間質(zhì)譜的高分辨能力

 

優(yōu)點(diǎn)：

　　同時(shí)具有多級(jí)串級(jí)和高分辨能力，適合于未知樣品的定性工作，如糖蛋白的定性。

 

缺點(diǎn)：

　　由于離子阱容量限制，對(duì)于混合樣品的靈敏度欠佳；

　　定量能力弱。

 

典型產(chǎn)品：

　　島津LCMS-IT-TOF質(zhì)譜儀：貌似200萬(wàn)以上？用過(guò)的同學(xué)表示這個(gè)儀器作精確分子量挺不錯(cuò)的，不用lock mass。但軟件界面太多，有點(diǎn)擠，買(mǎi)個(gè)超大的顯示器24寸以上比較好。這個(gè)儀器MSMS碎片不是太豐富，正負(fù)極可以高速切換。

　　磁質(zhì)譜，Sector MS

　　磁質(zhì)譜的定量能力是各種質(zhì)譜中最強(qiáng)的?，F(xiàn)在已較少使用，僅用于地質(zhì)元素和痕量二惡英的檢測(cè)。

 

優(yōu)點(diǎn)：

　　技術(shù)經(jīng)典、成熟，NIST等MS庫(kù)采用的儀器；

　　分辨力非常好（100k，m/&Delta m FWHM），干擾少；

　　靈敏度高，定量能力是各種質(zhì)譜中最好的。

 

缺點(diǎn)：

　　體積、重量大；

　　售價(jià)很高；

　　速度慢；

　　維護(hù)復(fù)雜，很費(fèi)電。

 

典型產(chǎn)品：

　　英國(guó)MSI的AUTOCONCEPT GC-MS：Autoconcept比任何同類(lèi)產(chǎn)品占用更少的場(chǎng)地面積，無(wú)需額外的分析實(shí)驗(yàn)室空間。在同類(lèi)產(chǎn)品中Autoconcept以最小尺寸而著稱(chēng)。

 

傅立葉變換質(zhì)譜儀，F(xiàn)T-ICR-MS

　　質(zhì)譜中的貴族，質(zhì)量精度超級(jí)好，幾個(gè)月都不需要校正。但是價(jià)格也是貴的讓人心寒啊。

　　傅立葉變換質(zhì)譜儀的分辨能力最高，常作為高端科學(xué)研究的裝備。

 

優(yōu)點(diǎn)：

　　能夠做多級(jí)串級(jí)，定性能力極好；

　　分辨力極高；

　　靈敏度很好。

 

缺點(diǎn)：

　　體積重量大；

　　售價(jià)極高；

　　速度也較慢；

　　維護(hù)費(fèi)用非常昂貴。

 

典型產(chǎn)品：

　　布魯克solariX XR傅立葉變換質(zhì)譜儀——超高分辨FT-ICR MS：提供罕見(jiàn)的全范圍離子穩(wěn)定性和高達(dá)千萬(wàn)級(jí)的研究極分辨率，對(duì)化合物同位素精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，獲得確認(rèn)元素組成的詳細(xì)信息。

 

靜電場(chǎng)傅立葉變換質(zhì)譜，Orbitrap

 

優(yōu)點(diǎn)：

　　高分辨，60k～120kFWHM，質(zhì)量精度高；

　　相對(duì)FT-ICR而言，價(jià)格稍低（～450kUSD）。

 

缺點(diǎn)：

　　不能單獨(dú)做串級(jí)；

　　分辨力、靈敏度、質(zhì)量穩(wěn)定性等離FT-ICR還有距離。

 

典型產(chǎn)品：

　　 Thermo Orbitrap系列質(zhì)譜；

　　Thermo ScientificTM Q ExactiveTM GC Orbitrap GC-MS/MS系統(tǒng)：不僅具有三重四桿GC-MS的定量能力，還具備Orbitrap技術(shù)才能提供的高質(zhì)量精度、全掃描高分辨率、準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)能力。

　　Orbitrap和FT-ICR-MS的技術(shù)比較：Orbitrap與原有的“超導(dǎo)磁鐵傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜”（SC FT-ICR-MS，常說(shuō)的FTMS）有類(lèi)似的地方也有許多不同。Orbitrap相當(dāng)于一臺(tái)輕量級(jí)FTMS，它的維護(hù)簡(jiǎn)單，相當(dāng)于TOF；指標(biāo)方面略遜于FTMS，但是比一般質(zhì)譜要好。Orbitrap的分辨力比FTMS低。兩種質(zhì)譜的采樣速度相當(dāng)，但比TOF和四極桿、離子阱慢的多。Orbitrap和FTMS都可以通過(guò)減少采樣時(shí)間來(lái)提高速度，但這是以犧牲分辨力為代價(jià)的。