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質(zhì)譜分析主要是通過對樣品的離子的質(zhì)荷比的分析來實現(xiàn)對樣品進行定性和定量的一種方法。因此，質(zhì)譜儀都必須有電離裝置，把樣品電離為離子，由質(zhì)量分析裝置把不同質(zhì)荷比的離子分開，經(jīng)檢測器檢測之后可以得到樣品的質(zhì)譜圖，由于有機樣品、無機樣品和同位素樣品等具有不同形態(tài)、性質(zhì)和不同的分析要求，所以，所用的電離裝置、質(zhì)量分析裝置和檢測裝置有所不同。但是，不管是哪種類型的質(zhì)譜儀，其基本組成是相同的，都包括離子源、質(zhì)量分析器、檢測器和真空系統(tǒng)。

質(zhì)譜儀中質(zhì)量分析器的主要作用是依據(jù)離子的質(zhì)荷比（m/z）分離離子。從根本上來說，所有離子都是通過調(diào)節(jié)它們在電場中的軌跡來分離的。質(zhì)量分析器在分離離子時采用的原理各不相同，這決定了它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域。在蛋白質(zhì)組學(xué)中，四極桿質(zhì)量分析器是常見的分析設(shè)備，它通常與時間飛行（TOF）或Orbitrap分析器結(jié)合使用。

 

四極桿質(zhì)量分析器的工作原理基于在四根平行排列的圓柱形桿之間施加振蕩電場，每對桿都會產(chǎn)生一個具有相位偏移的射頻電場。這些電場共同塑造了一個偽勢表面，該表面經(jīng)過配置后能夠允許所有離子通過，或者選擇性地僅讓特定質(zhì)荷比窗口內(nèi)的離子通過，從而實現(xiàn)離子的有效分離。

 

質(zhì)量分析器

 

飛行時間分析器（TOF）

具有相同動能、不同質(zhì)量的離子，因飛行速度不同而實現(xiàn)分離。當飛行距離一定時，離子飛行需要的時間與質(zhì)荷比的平方根成正比，質(zhì)量小的離子在較短時間到達檢測器。

 

為了測定飛行時間，將離子以不連續(xù)的組引入質(zhì)量分析器，以明確起始飛行時間。離子組可以由脈沖式離子化(如基質(zhì)輔助激光解吸離子化)產(chǎn)生，也可通過門控系統(tǒng)將連續(xù)產(chǎn)生的離子流在給定時間引入飛行管。

 

飛行時間分析器的質(zhì)量分析上限約15000道爾頓、離子傳輸效率高(尤其是質(zhì)譜圖獲取速度快)、質(zhì)量分辨率>104。

 

軌道阱分析器（Orbitrap）

軌道阱（Orbitrap）利用直流電場將離子局限于阱中，并運用傅里葉變換技術(shù)將時域信號轉(zhuǎn)換到頻域，再經(jīng)換算得到離子的質(zhì)荷比信號。離子被局限在固定的軌道內(nèi)長時間高速周期運動，因此可獲得數(shù)十萬甚至上百萬的高分辨率。

 

在獲得與FT-ICR近似分辨率性能的同時，Orbitrap不使用強磁場而使用直流電場，使用簡單、維護成本低，是近年來質(zhì)譜領(lǐng)域的重大突破。

 

1923年，Kingdon發(fā)明了一個稱為Kingdon Trap的離子捕集裝置。該裝置不使用任何磁場或高頻電場，僅使用靜電場捕集離子。用于捕集離子的靜電場是由一個作為外電極的金屬圓筒和一條作為中心電極的細銅線構(gòu)成。在兩個電極之間施以直流電壓，即可建立一個以中心電極為軸心的非線性對數(shù)電場。離子可沿軸線運動、穩(wěn)定且不會撞壁，但卻無法沿軸向引出。

 

質(zhì)譜常見問題

 

1、質(zhì)譜不出峰的可能原因？

答：1）進樣系統(tǒng)與離子源沒連接或有漏液

      2）六通閥漏液

      3）霧化氣沒開

      4）噴霧電壓沒有

      5）離子進入分析器的離子通道堵塞

      6）噴霧毛細管堵塞

 

2、如何根據(jù)樣品選擇離子源？

答：可根據(jù)分子量的大小、極性。APCI適合小分子，極性小的化合物；ESI適合分析的分子量范圍較大、分子要求帶有一定極性。一般先考慮用ESI分析，如果極性實在太小，才想到用APCI。

 

3、等度還是梯度洗脫如何選擇？

答：其實只做一兩個化合物，是等度洗脫好，速度快，但也并非越快越好，特別在分析生物樣品時，考慮到基質(zhì)效應(yīng)，保留因子控制在2-3左右較好。梯度洗脫適合分析多個結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，如化合物與代謝產(chǎn)物一同鑒定的時候，比如苷和苷元的一同測定。另外很多做合成化學(xué)的分析實驗室用的也是一通用的梯度洗脫方法，一個方法搞定大部分樣品。一般來說對于組成簡單的樣品可以采用等度洗脫，而對于那些復(fù)雜的樣品分離通常需要進行梯度洗脫。

 

4、氣質(zhì)和液質(zhì)系統(tǒng)對比？

答：除了采用的分離手段不同（氣相和液相）外主要的區(qū)別在于真空系統(tǒng)和電離方式。氣質(zhì)的真空系統(tǒng)比較簡單，只要一個小的機械泵和一個分子渦輪泵就可以了。液質(zhì)的機械泵要比氣質(zhì)大，需要兩個分子渦輪泵。氣質(zhì)的電離方式有電子電離(EI)和化學(xué)電離(CI)。液質(zhì)的電離方式有電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學(xué)電離(APCI)和大氣壓光電離(APPI)。

 

5、APCI和ESI的不同點？

答：1）離子產(chǎn)生的方式不同。APCI利用電暈放電離子化，氣相離子化。ESI利用離子蒸發(fā)，液相離子化。

     2）能被分析的化合物類型不同。APCI適合弱極性，小分子化合物，且具有一定的揮發(fā)性；ESI 極性化合物和生物大分子。

     3）流速不同。ESI一般流速較小，約0.001到0.25 mL/min，APCI 相對較大，約0.2到2 mL/min。

     4）多電荷。APCI不能生成一系列多電荷離子，所以不適合分析大分子；ESI 能生成一系列多電荷離子，特別適用于蛋白，多肽類等生物分子。

 

6、CID和CAD區(qū)別？

答：CID，碰撞誘導(dǎo)解離。通常在真空接口處調(diào)節(jié)電壓發(fā)生CID現(xiàn)象，一般是去除溶劑，如果電壓增大，也會產(chǎn)生碎片離子。這是一級質(zhì)譜的原理。CAD碰撞活化解離。做二級質(zhì)譜時，選擇的母離子進入Q2后，碰撞活化產(chǎn)生子離子，這個過程稱為 CAD。以API3200譜儀為例，CID指的是Q0里面的誘導(dǎo)碰撞的氣體，CAD指的是Q3里面的誘導(dǎo)碰撞氣體。也就是說，在這里的CID&CAD都是指氮氣。

 

7、氮氣發(fā)生器該使用嗎？

答：氮氣發(fā)生器的工作原理是分離空氣，電解膜的負極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，“吃掉”空氣中的氧化性氣體，在正極側(cè)還原，空氣流過電解池后就只剩下氮氣和惰性氣體。故國內(nèi)發(fā)生器的純度大多標有“相對含氧量”。氮氣的純度和空氣流速、有效分解面的長度、電解電勢的強弱都有關(guān)系。這種分離方法也決定了氮氣的純度不可能做的很高。加入電解質(zhì)的作用就是提高水的導(dǎo)電率，使電化學(xué)反應(yīng)能順利進行。發(fā)生器對質(zhì)譜的影響有一點常常被忽略，就是發(fā)生器內(nèi)的開關(guān)電源工作時會對電網(wǎng)電壓造成一定的干擾（壓縮機的啟動和停止也會）。

 

8、串聯(lián)質(zhì)譜如何定量？

答：串聯(lián)質(zhì)譜定量時,是以后面產(chǎn)生的碎片峰（子離子）定量。但是這一子離子是由母離子在碰撞室產(chǎn)生的特征性碎片，所以用MRM定量靈敏度會比用SIM定量好很多。建立方法的步驟是：用一定溶度的標準品溶液（1-10 ug/mL）調(diào)諧化合物的一級質(zhì)譜條件，找到母離子的最佳質(zhì)譜條件。然后對母離子進行打碎，優(yōu)化碰撞能量，得到其特征性的子離子。最后利用該質(zhì)譜條件和該母離子->子離子對進行定量。

 

9、質(zhì)量偏差怎么辦？

答：質(zhì)譜的質(zhì)量數(shù)偏了，說明你的儀器該校正了，一般3個月就要校一次機。一般每個廠家都會隨機帶有校正液。

 

10、如何更換機械泵油？

答：一般3個月到半年更換一次泵油，可同時停機對儀器進行一次清洗。更換泵油的時候，先開啟振氣閥5-10分鐘，待將泵內(nèi)沉淀振起后，關(guān)閉振氣閥，同時關(guān)閉電源。打開泵下的泵油排放閥門，放掉舊油。如果泵油已經(jīng)很臟，則可取少許新油清洗泵后放掉再注入新油。

 

11、產(chǎn)生碰裝室離子交互影響（Collision Cell Cross Talk）的原因及消除？

答：多通道掃描（MRM）時，如果兩個離子掃描通道的碎片離子一樣（或類似如相差1-2分子量單位），前一個離子通道掃描結(jié)束后，碰裝室里的離子來不及清除，影響下一個離子通道反應(yīng)的定量（如果色譜分離完全則無此影響）。

可能的消除方法：

1）選擇特異的子離子（特別是在用穩(wěn)定同位素內(nèi)標時）

2）增加離子通道掃描反應(yīng)之間的時間間隔（如100 ms→300 ms）

3）可設(shè)置額外的“無用的離子掃描通道（dummy MRM）”

 

12、排除色譜柱流失問題的最佳方法是什么？

答：診斷色譜柱是否存在流失問題的方法是第一次在方法條件下安裝色譜柱時，做一次空白色譜圖，然后將最近的運行和空白運行色譜圖對比。如果在空白運行中產(chǎn)生了很多峰，則色譜柱性能改變，這可能是由于載氣中含有氧氣，也可能是由于樣品殘留。如果有 GC-MS，則低極性色譜柱的典型流失離子（例如 DB/HP-1或5）質(zhì)/荷比m/z 將為 207、73、281、355 等，大多數(shù)為環(huán)硅氧烷。

 

13、譜圖為什么只有溶劑峰？

答：可能有以下原因

1）進樣針損壞

2）載氣流速太低

3）樣品濃度太低

4）樣品被柱或進樣器襯套吸附

 

14、質(zhì)譜基線高是什么原因？

答：質(zhì)譜的基線其實跟液相的紫外檢測器和熒光檢測器一樣，基線高的原因不外乎內(nèi)部和外部的原因。

1）選擇的流動相在質(zhì)譜的響應(yīng)比較高，比如水相比較多的時候，噪音比較大些；還有如果鹽含量比較大的時候，噪音更大些。

2）檢測器的靈敏度越高的時候，噪音應(yīng)該越高。如果質(zhì)譜的污染比較嚴重時，基線肯定比較高。比如離子阱檢測器，用得久了，阱中的離子就會增多，一方面降低了質(zhì)譜的靈敏度，另一方面增加了基線噪音。

3）質(zhì)譜的基線很多時候還跟你選擇的離子寬度有關(guān)。比如作選擇離子掃描的時候，基線就低些。作選擇反應(yīng)掃描的時候，離子寬度不要選得太寬，太寬噪音就高些。

4）多級質(zhì)譜一般做二級或三級質(zhì)譜，基線噪音就低很多。

 

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