三重四级杆质谱仪工作原理

三重四级杆工作模式

Experiment modes on a triple quadrupole mass spectrometer

三重四极杆质谱仪作为售价数倍于普通GCMS或LCMS的高端产品，已经大量进入了我国商检、质检和研究单位。那么它的优势在哪里呢？我们来根据三重四极杆的工作模式逐一说明。

三重四极杆的基本结构（Sciex QTrap4000）

动态扫描，scaning

全扫描，full scan

全扫描用于检测离子源产生的离子流中，各种离子的m/z和强度。从全扫描得到的信息可以知道目前色谱中的组分状态。这时对简单的成份可以直接定量；对于复杂的成分可以做进一步的分析。由于ESI离子源能够产生许多m/z大于3000的离子，但是三重四极杆的m/z上限一般达不到3000，所以并不是所有离子都被检测出来。

在仪器内部，可以使用Q1或者Q3做全扫描，两者的差别是混合离子的离子束是否通过了碰撞室Q2。如果使用Q3作为扫描，离子会在Q1、Q2中损失一部分，灵敏度会有一些下降。通常Q3扫描只是用来标定Q3的质量轴的。不过我们倒是经常使用Q3做全扫描，因为我们需要把Q1开到高分辨模式，Q3开到Unit，Q3的灵敏度反而高一些。

总结一下，全扫描的作用是：

1. 做监视，挑选需要进一步分析的离子

2. 定量简单的组分

3. 矫正Q1、Q3的质量轴

加强型全扫描，enhanced full scan

【没写呢】

子离子扫描，pruduct ion scan

子离子扫描可以得到母离子的碎片信息。这些信息可以帮助操作者了解母离子的结构信息，区别几种m/z相同的母离子，降低假阳性率。

这时Q1工作在SIM模式，即只允许母离子这一种m/z的离子通过；Q2碰撞室工作在碰撞碎裂模式（CID，Collision Induced Dissociation），气压上升、碰撞能量提高；Q3在做全扫描，检测Q2产生的碎片离子的m/z和强度。

三重四极杆质谱原理

三重四极杆质谱原理是质谱仪中常用的一种工作模式，通过三个四极电场作用下的粒子筛选，实现对样品中不同离子的质荷比的分离和检测。

质谱仪中的三重四极杆由三根平行排列的四极电极组成，其中两个电极被称为焦点极，另一个电极被称为偏转极。其中一个焦点极上施加一定的射频电压，在偏转极上施加直流电压，通过调节这些电压可以改变质谱仪的分辨率和灵敏度。

在质谱仪工作时，离子束经过入口孔进入四极杆，先经过第一个焦点极的筛选，只有符合特定质荷比范围的离子才能通过。然后，通过调节射频电压和直流电压，使通过的离子束重新聚焦。接着，离子束通过偏转极的筛选，根据离子在偏转极上的轨迹来区分不同质荷比的离子，并最终到达检测器进行电流检测。

通过调节焦点极、偏转极的电压和频率，可以控制通过离子束的特定质荷比离子的种类和数量，实现对样品中离子的分析和检测。三重四极杆质谱原理可广泛应用于各种离子分离和质谱分析的领域。

三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱仪

三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱仪（Triple Quadrupole

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，TQ-ICP-MS）是一种先进的质谱仪器，主要用于元素分析和同位素分析。

三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱仪的原理是将样品中的物质通过电感耦合等离子体（ICP）产生离子，并通过四极杆进行质量分析和离子过滤。三重串联四极杆指的是仪器中有三个四极杆，按照串联的方式排列。

该仪器的工作过程主要包括样品进样、离子化、质量分析和数据获取等步骤。首先，样品通过进样系统进入离子源，然后通过高频电场和射频电场产生高温等离子体。离子化后的物质进入第一个四极杆，通过电场的调节，只有特定质量的离子能够通过，其他离子被过滤掉。之后，通过电场的再次调节，目标离子进入第二个四极杆，进一步分离。最后，进入第三个四极杆进行质量分析，并通过检测系统获取离子质量信号，最终得到样品的分析结果。

三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱仪具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点，广泛应用于地质、环境、生命科学等领域的元素和同位素分析。

Agilent 7000 型三重串联四级杆

气相质谱仪现场培训教材

Ⅰ.7000型质谱仪概述及工作原理

一、三重四级杆质谱仪的优点(与单四级杆质谱相比)

 在高化学背景样品中可以对目标化合物选择性定量。  在复杂的基体中可以获得更好的信噪比。  可以达到飞克水平的检测限和定量。  对某些样品分析的应用能够满足严格的法规限制。

二、仪器结构概述

7000型三重四极杆质谱仪主要包括离子源、第一级四级杆、六极杆碰撞反应池、第二级四级杆、检测器、和真空系统。

离子源：

四级杆： Vespel接口卡套 (非金属)

双灯丝

常用的离子源温度: 230℃ 四级杆1 = Q1 = MS1 四级杆2 = Q3 = MS2 常用的温度设定： 150℃

六极杆碰撞池：

三、EI 离子源 原理

被分析的样品气态分子进入离子源，被电子轰击转化为离子。

电子轰击（electron impact,EI）离子源，其构造原理如图1

图1 电子轰击离子源( EI ) 六级杆, 最好的结合了质量带宽和聚焦。 使用氮气和氦气来激发碰撞。 碰撞池气体通过EPC控制。

在电离室内，气态的样品分子受到高速电子的轰击后，该分子就失去电子成为正离子（分子离子）：

分子离子继续受到电子的轰击，使一些化学键断裂，或引起重排以瞬间速度裂解成多种碎片离子（正离子）。

图2 化合物电离过程

在排斥极上施加正电压，带正电荷的阳离子被推出离子化室，而形成离子束，离子束经过加速极加速，而进入质量分析器。多余热电子被钨丝对面的电子收集极（电子接收屏）捕集。分子离子继续受到电子的轰击，使一些化学键断裂，或引起重排以瞬间速度裂解成多种碎片离子（正离子）。

EI 源的特点：

 电离效率高,灵敏度高；  应用最广；  稳定，操作方便；  结构简单，控温方便；

四、四级杆质谱仪工作原理

样品分子在 GC 中分离后，首先进入电离源，一旦样品离子化，推斥极引导离子通过一系列透镜进入四级杆质量分析器。 在四级杆质量分析器中，生成的离子根据它们的质荷比(m/z)被分离。 M+ (M-R2)+ (M-R3)+ Mass (M-R1)+