串联四极杆和离子阱质谱仪的性能与用途比较

离子阱与四级杆的区别离子阱（Ion Trap）和四级杆（Quadrupole Mass Spectrometer）是质谱仪里面两种常用的离子操控方法，它们分别采用了不同的离子捕捉技术。

这篇文章将针对离子阱和四级杆这两种离子捕捉方法，从结构、工作原理、优缺点等方面进行详细地介绍和比较。

一、离子阱离子阱主要由四个部分组成：电极，封闭区，偏置电压和检测器。

1. 电极离子阱是由三个电极组成。

一个环形稳定电极和两个端盖电极。

通常情况下，稳定电极和一个端盖电极是相对地接到高频交流电源上的。

在离子阱中加上这个高频电压可以产生一个旋转的电场。

稳定电极的环状形能够在中心悬浮并使离子在一个空间中运动而不会被失去。

另外一端的端盖电极与较低的静态电位相关联。

2. 离子封闭区封闭区是离子阱实际上存在的空间。

每个离子在其中旋转并被维持在环形稳定电场上。

封闭区的大小取决于离子所处的高频电压和频率，通常以毫米为单位。

3. 偏置电压离子阱中第三个电极是一个稳定电势电极，称为偏置电极。

偏置电极上加上如此高的电位是为了使离子保持在封闭区，不受位移影响。

4. 检测器检测器与离子阱的封闭区相连。

检测器稳定地地捕捉在封闭区中旋转的离子，然后将它们转化为电流的形式进行检测以测量它们的质谱信息。

二、四级杆四级杆由四根圆柱形电极构成，这四个电极分别排列在两个互相垂直的平面内，两个平面间隔着一个相等的距离。

其中两个矩形加秒杆呈90度交叉，形成一个“十”字形。

每根电极都交替地接到正或负电源上。

质谱离子穿过四根电极，受到一系列的射频电压和直流电压控制，最终只有部分离子能够穿过所有的电极，在检测器侧被检测到。

1. RF选通器RF 选通器是四级杆中的第一个电极，由于其工作原理与离子阱类似，同样需要加上高频电压，产生旋转或者交替偏转的效果，以实现选择离子通过的目的。

2. 直流电极四级杆中直流电极的电压为正负交替，控制是否让击中该电极的离子穿越四级杆。

3. RF辅助电极RF 辅助电极可以增加四级杆的选择性。

7种质谱能力优缺点大解析四极杆质谱仪，QMSQMS是最常见的质谱仪器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占绝大多数。

优点：结构简单、成本低、维护简单SIM功能的定量能力强，是多数检测标准中采用的仪器设备。

缺点：无串极能力，定性能力不足分辨力较低（单位分辨），存在同位素和其他m/z近似的离子干扰速度慢，质量上限低（小于1200u）飞行时间质谱仪，TOFMSTOFMS是速度最快的质谱仪，适合于LC-MS方面的应用。

优点：分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离子。

速度快，每秒2～100张高分辨全扫描（如50～2000u）谱图，适合于快速LC系统（如UPLC）质量上限高（6000～10000u）缺点：无串极功能，限制了进一步的定性能力售价高于QMS较精密，需要认真维护三重四极杆质谱仪，QQQQQQ质谱给四极杆质谱仪在保留QMS原有定量能力强的特点上，提供了串级功能，加强了质谱的定性能力，检测标准中常作为QMS的确认检测手段。

优点：有串极功能，定性能力强定量能力非常好，MRM信噪比高于QMS的SIM是常用的QMS结果确认仪器除一般子离子扫描功能外，QQQ还具有SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失（Neutral loss）等功能（离子阱不行）对特征基团的结构研究有很大帮助缺点：分辨力不足，容易受m/z近似的离子干扰售价较高需要认真维护四极离子阱，QTrap技术上而言，在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频，可以做选择性激发；或者就功能而言，为QQQ提供了多级串级的功能优势：同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知样品的结构解析缺点分辨力还是低了点离子阱质谱仪，ITMS离子阱质谱仪是最简单的串联质谱。

常用于结构鉴定成本比QQQ低廉，体积小巧具备多级串级能力，适合于分子结构方面的定性研究，能够给出分子局部的结构信息，比QQQ好有局部高分辨模式（Zoom Scan），分辨力比四极杆质谱高数倍，达到6000～9000，适合于确定离子质量数缺点：定量能力不如QMS和QQQ，所以大多数GCMS不采用离子阱质谱不能够像QQQ一样做母离子扫描和中性丢失，在筛选特征结构分子的时候能力不足线性离子阱，Linear Ion Trap传统3D离子阱的增强版本优点：相对于传统3D离子阱，灵敏度高10倍以上多级串级质谱缺点：相对于QQQ，还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能四极杆飞行时间串联质谱，QTOFQTOF以QMS作为质量过滤器，以TOFMS作为质量分析器。

离子阱质谱和四极杆质谱的原理分析质荷比的原理四极杆（Quadrupole）：由四根带有直流电压（DC）和叠加的射频电压（RF）的准确平行杆构成，相对的一对电极是等电位的，两对电极之间电位相反。

当一组质荷比不同的离子进入由DC和RF组成的电场时，只有满足特定条件的离子作稳定振荡通过四极杆，到达监测器而被检测。

通过扫描RF场可以获得质谱图。

四极杆成本低，价格便宜，虽然目前日常分析的质荷比的范围只能达到3000，但由于分析器内部可容许较高压力，很适合在大气压条件下产生离子的ESI离子化方式，并且，ESI电离最突出特点是产生多电荷，蛋白质和其他生物分子电喷雾电离所产生的电荷分布一般在3000以下，所以四极杆广泛地与ESI联用。

另外，三重四极杆由于可以做多级质谱，定量也方便，使用极为广泛。

离子阱（Ion trap）：由一对环形电极（ring electrod）和两个呈双曲面形的端盖电极（end cap electrode）组成。

在环形电极上加射频电压或再加直流电压，上下两个端盖电极接地。

逐渐增大射频电压的最高值，离子进入不稳定区，由端盖极上的小孔排出。

因此，当射频电压的最高值逐渐增高时，质荷比从小到大的离子逐次排除并被记录而获得质谱图。

离子阱质谱可以很方便地进行多级质谱分析，对于物质结构的鉴定非常有用。

我们单位就用的ESI-四极杆分析多肽，请问三重四极杆原理又是什么？说来比较复杂，我有相关的文献，需要的话我可以发信给你。

有本英文的书"Practical aspects of ion trap mass spectrometry" Thomas Cairns主编的，很详细，可以到国家图书馆借到。

简单得说，离子阱能囚禁的离子质量与所用射频的频率的平方成反比，与其幅度成反比。

通常是固定频率，从小到大扫描幅度，其囚禁的离子以质量从小到大的次序就出来了。

简单得说，离子阱能囚禁的离子质量与所用射频的频率的平方成反比，与其幅度成反比。

四极杆静电场轨道阱质谱仪四极杆静电场轨道阱质谱仪是一种高精度的分析仪器，广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域。

本文将介绍四极杆静电场轨道阱质谱仪的原理、结构、优点及应用领域，并探讨我国在该领域的发展前景。

一、四极杆静电场轨道阱质谱仪的原理和结构四极杆静电场轨道阱质谱仪基于离子阱技术，其主要结构包括四极杆、静电场和轨道阱。

四极杆负责对离子进行传输和聚焦，静电场用于控制离子的运动轨迹，轨道阱则用于捕获和分析离子。

在工作过程中，样品经过电离后产生离子，四极杆将这些离子传输至轨道阱，静电场则根据离子的质荷比（m/z）对其进行分离。

最终，质谱仪通过检测器收集和分析分离后的离子信号，从而实现对样品的定性分析和定量分析。

二、四极杆静电场轨道阱质谱仪的优点和应用领域1.优点（1）高分辨率：四极杆静电场轨道阱质谱仪具有较高的分辨率，能够对不同质荷比的离子进行精确分离。

（2）高灵敏度：该质谱仪在较低浓度下即可检测到样品中的目标离子，适用于微量分析和超痕量分析。

（3）广泛的应用领域：四极杆静电场轨道阱质谱仪可应用于有机化学、生物化学、环境科学、药物分析等多个领域。

2.应用领域（1）环境监测：用于检测大气、水体、土壤等环境中的有害物质。

（2）药物分析：用于药物研发、生产和临床检验等方面的分析检测。

（3）生物化学：用于蛋白质组学、代谢组学等研究领域的离子分析。

（4）食品安全：用于检测食品中的农药残留、添加剂、重金属等成分。

三、四极杆静电场轨道阱质谱仪在我国的发展前景近年来，随着国家对科技创新的重视和投入，我国四极杆静电场轨道阱质谱仪的研究和应用取得了显著成果。

在未来，我国四极杆静电场轨道阱质谱仪的发展前景广阔，有望在以下方面取得突破：1.提高分辨率和技术指标：通过优化仪器设计和改进检测方法，提高质谱仪的分辨率和灵敏度。

2.扩大应用领域：研发针对不同领域的专用四极杆静电场轨道阱质谱仪，满足更多行业的需求。

3.仪器小型化和便携化：通过技术创新，实现四极杆静电场轨道阱质谱仪的小型化和便携化，方便现场快速检测。

四级杆、单杆串联质谱仪分类一、四级杆质谱仪四级杆质谱仪是质谱仪的一种，其核心部分是一个四级杆质量过滤器。

在质谱分析中，样品分子首先要离子化，即在很高的电场作用下，将原子或分子解离成带电的离子。

四级杆质谱仪的特点在于其能够选择性地过滤和传输特定质量的离子。

它通常用于痕量分析，如环境样品、药物、代谢产物、食品安全等领域。

1.工作原理四级杆质谱仪的核心是四级杆质量过滤器，由四个平行电极杆构成。

在电场的作用下，离子根据其质量、电荷比（m/z）的不同，在四级杆中受到不同程度的加速或偏转。

当设定适当的电压时，特定m/z的离子可以通过四级杆，而其他的离子则被排斥。

通过检测器检测通过的离子，可以得到样品的质谱图。

2.优点（1）高选择性：四级杆质谱仪可以选择性地过滤和传输特定m/z的离子，有效地排除其他离子的干扰。

（2）高灵敏度：由于四级杆的过滤作用，只有少量的离子能够通过，这使得检测器的检测灵敏度较高。

（3）结构简单：四级杆质谱仪的结构相对简单，操作和维护也比较方便。

3.局限性（1）质量范围限制：四级杆质谱仪的质量范围有限，通常只适用于某一特定的m/z范围。

（2）分辨率较低：对于相近的m/z值，分辨率较低，容易造成混淆。

（3）易受污染：长时间使用后，四级杆表面容易积聚杂质和污染物，影响其性能。

二、单杆串联质谱仪单杆串联质谱仪是一种将两个或多个质谱仪串联起来，以提高分辨率和灵敏度的质谱仪。

由于其结构相对复杂，成本较高，因此通常只用于高精度的质谱分析，如生物医学、环境监测等领域。

1.工作原理单杆串联质谱仪由两个或多个质谱仪串联而成。

每个质谱仪都有自己的四级杆质量过滤器，并配备相应的检测器。

样品离子首先通过第一个质谱仪的四级杆过滤器，选出特定m/z的离子，然后传输到下一个质谱仪继续过滤和检测。

通过串联多个质谱仪，可以提高分辨率和灵敏度，并拓宽可检测的质量范围。

2.优点（1）高分辨率：通过串联多个质谱仪，可以显著提高分辨率，更好地区分相近的m/z值。

串联四级杆质谱
四级杆质谱仪是一种用于分析物质组成和结构的仪器。

它由四个串联的杆组成，每个杆具有不同的功能。

首先，样品进入质谱仪的离子源，通过电离方法（如电子轰击、电喷雾等）将样品分子电离成离子。

离子会被加速器加速并进入第一级杆，称为Q1杆。

在Q1杆中，通过应用电场和磁场，选择性的聚焦和传输特定质荷比（m/z）的离子进入下一个杆。

接下来，离子进入第二级杆，称为Q2杆。

在Q2杆中，通过
再次应用电场和磁场，进一步选择性地传输特定m/z的离子。

这里通常使用碰撞诱导解离（CID）技术，将离子分解成更小
的碎片离子。

这些碎片离子的m/z比原始离子更小，有助于确定样品的组分和结构。

然后，离子进入第三级杆，称为Q3杆。

在Q3杆中，离子再
次经过选择性传输，可以选择传输特定的m/z范围，以进一步减少背景干扰。

最后，离子进入第四级杆，称为Q4杆或检测器。

在这里，离
子被检测器捕获，并转化为电信号。

这个电信号被放大和记录下来，并可以通过计算机软件进行分析和解读。

通过串联四级杆质谱仪，可以实现高灵敏度、高分辨率的质谱分析，可以用于各种应用，包括化学分析、生化分析、环境监测等。

四极杆飞行时间质谱和离子阱质谱的区别四极杆飞行时间质谱（quadrupole time-of-flight mass spectrometry, Q-TOF）和离子阱质谱（ion trap mass spectrometry, IT-MS）是常见的质谱技术，它们之间有以下区别：
1.原理：四极杆飞行时间质谱和离子阱质谱的原理不同。

四极杆飞行时间质谱是利用电磁场对离子进行加速、聚焦和分离，然后测定其飞行时间，从而确定其质量；离子阱质谱是通过电场将带电粒子聚集在一个空间内，然后利用外加电场进行激发和检测，从而得到粒子的质荷比。

2.离子捕获能力：离子阱质谱具有较强的离子捕获能力，可以在较长时间内稳定地存储大量离子，而四极杆飞行时间质谱则不能存储离子。

3.灵敏度：离子阱质谱的灵敏度通常比四极杆飞行时间质谱高，特别是在低质量分析方面具有更好的表现。

4.分辨率：四极杆飞行时间质谱的分辨率通常比离子阱质谱高，能够分析更复杂的样品。

5.适用范围：离子阱质谱主要用于小分子化合物的分析，而四极杆飞行时间质谱则适用于大分子和蛋白质等生物大分子的分析。

Apr 2010 CHINA FOOD SAFETY 41产品栏目编辑：马永娇 E-mail: myj@ 3200 QTRAP串联四极杆线性离子阱质谱特 点 1.传统串联四极杆质谱仪的所有功能:全扫描/子离子扫描功能/母离子扫描功能/多反应监测扫描MRM/中性丢失扫描功能/选择离子扫描SIR。

2.高灵敏的线性离子阱扫描功能:增强全扫描功能/时间延迟碎片扫描功能/增强子离子扫描功能（EPI）/多电荷扫描功能/三级质谱扫描功能。

3.独特的“空间-时间”串联技术，将三重四级杆技术与线性离子阱技术巧妙的组合在一起。

亮 点 结合了串联四级杆和线性离子阱质谱仪的所有优点，不仅具有很高灵敏度的定量分析能力，而且利用线性离子阱的特殊扫描功能，还可以在定量分析的基础上进行超强的定性分析，从而为数据的准确性提供极为可靠的技术保证。

适用范围 特别适用于食品安全、环境及药物领域的分析。

应用实例 多种磺胺类化合物的同时定量定性分析磺胺类药物以其抗菌谱广、使用方便、性质稳定、价格低廉的特点，在临床治疗方面占据十分重要的地位。

但由于其具有可导致血红蛋白尿、溶血性贫血、再生障碍性贫血，严重时甚至可致死等副作用，欧盟和日本的相关法规都对磺胺类药物在各种食品中的残留限量作了明确的规定，如日本的肯定列表制明确规定了蜂产品（蜂王桨、蜂蜜）中每种磺胺的最大残留限量不能高于10µg/kg，动物源性食品中每种磺胺的最大残留限量不能高于20µg/kg。

所以，对食品中磺胺类药物的检测非常必要。

图1是采用AB SCIEX的LC/MS/MS-QTRAP系统分析多种磺胺的总离子色谱图；图2为磺胺间甲氧嘧啶（Sulfamonomethoxine）的离子色谱图，检出限为0.05ng/kg；图3为线性范围(0.05ppb,0.5ppb,1ppb,5ppb,10ppb)确定图；图4为对检出限浓度的色谱峰进行定性质谱检索与分析得到的检索结果。

四级杆质谱
四级杆质谱仪是质谱分析的一种仪器，其特点如下：
1. 工作原理：质谱分析是一种测量离子质荷比的分析方法。

在离子源中，试样中的各组分发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。

在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。

2. 结构特点：四极杆质谱计属于动态质谱，由于仅利用纯电场工作，无需涉及磁场，其结构简单，重量较轻。

仅要求离子入射能量小于某一上限，不要求入射离子实现能量聚焦，从而可引入结构简单、高灵敏度的离子源，并且适用于具有一定能量分散的离子，如二次离子。

扫描速度快，可通过调节电参量实现仪器灵敏度和分辨本领的调整，同一台仪器可满足不同的分析要求。

3. 应用：四极杆质谱是最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一，常被用于气相色谱质谱（GC/MS）和液相色谱质谱（LC/MS）联用仪中。

四级杆质谱仪是一种高效、灵敏、应用广泛的质谱分析仪器。

离子阱（Ion trap）：由一对环形电极（ring electrod）和两个呈双曲面形的端盖电极（endcap electrode）组成。

在环形电极上加射频电压或再加直流电压，上下两个端盖电极接地。

逐渐增大射频电压的最高值，离子进入不稳定区，由端盖极上的小孔排出。

因此，当射频电压的最高值逐渐增高时，质荷比从小到大的离子逐次排除并被记录而获得质谱图。

离子阱质谱可以很方便地进行多级质谱分析，对于物质结构的鉴定非常有用。

在质谱的使用过程中，离子阱被认为做定性方面有较大优势；而四极杆在定量方面有优势。

离子阱在做多级MS方面有性能（非常容易就能做到3级以上的MS）和成本（只用一个阱就能做）上的优势；而四极杆只能做到二级MS（三重四极杆仪器），且价格较贵。

离子阱并不是一个很新颖的装置，早在50年代末它就被应用于改进光谱测量的精确度。

设法提高光谱精确度是每个从事原子光谱研究的科学家所追求的「圣杯」，有人曾这么比喻：如果哪一天上帝允诺帮每个人实现一个愿望，十个原子光谱学家中，大概有九个都会希望上帝做同一件事──以他伟大的神力把一个原子或分子一动也不动地固定在空间中某一点，好让这些科学家把光谱线量到无比精确。

这当然只是一个梦想，一个在真实世界中永远无法实现的愿望。

由于测不准原理的作祟，DE不可能无限小，所以谱线不可能量到无限准。

但是如果我们能使Dt够大，DE还是可以很小，换言之，想要量到更精准的谱线，测量时间必须拉长，因此必须设法局限住待测物体。

于是离子阱因应而生，它的原理十分简单：利用电荷与电磁场间的交互作用力来牵制带电粒子的运动，以达到将其局限在某个小范围内的目的。

GC 气相色谱MS 质谱GC 把化合物分离开然后用质谱把分子打碎成碎片来测定该分子的分子量一、气相色谱的简要介绍气相色谱法是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。

这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。

大型仪器设备购置论证报告
仪器设备名称超高效液相色谱串联三重四极杆质谱联用仪项目名称生物学重中之重学科
项目负责人马伯军
填表日期2016.9.21
实验室管理处制
填表说明
1．单价10万元及以上仪器设备的申购均需填写此表，并与申购计划一起上报有关部门。

2．所在学院（部门）组织3—7人单数技术专家进行论证，并通知项目经费管理、设备管理等部门参加论证。

申请单一来源采购的需3人以上单数非本校专家参加论证；未列入全省统一论证进口产品范围的进口产品需5人以上单数非本校专家参加论证。

3．论证会由专家组组长主持，主要程序为：申购人报告、现场考察、专家质询与讨论、专家组形成论证意见并签名。

4．专家论证同意，经学院（部门）、项目经费管理部门签字并盖章后，报本科教学部（实验室管理处）网上公示一周无异议后实施。

5．此表一式1份（如设备为进口设备，请提交2份）。

气相色谱四极杆离子肼
气相色谱（Gas Chromatography，简称GC）是一种分离和分析化合物的技术，它利用气体作为流动相，将化合物分离并检测。

气相色谱通过在固定相填充的柱子中进行分离，利用化合物在固定相和流动相之间的分配系数不同来实现分离。

这种技术在化学、生物化学、环境科学等领域得到了广泛应用。

四极杆（Quadrupole）是一种在质谱仪中常用的离子过滤器，它可以选择性地传递或者排除特定质荷比的离子。

四极杆由四根平行的杆组成，施加交变电压和直流电压来筛选离子。

四极杆在质谱仪中用于质谱分析，可以帮助确定化合物的质荷比，从而进行定性和定量分析。

离子肼是一种化合物，它在气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析中可能会被检测到。

离子肼的质谱图谱可以用于鉴定和定量该化合物。

在GC-MS分析中，样品首先通过气相色谱分离，然后进入质谱仪进行质谱分析，离子肼的质谱图谱可以通过四极杆进行筛选和鉴定。

综上所述，气相色谱结合四极杆和离子肼的分析可以帮助科研
人员进行化合物的分离、鉴定和定量分析，为化学和生物化学领域的研究提供了重要的技术支持。