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技术支持

仪器中各类质谱仪的优缺点分析解答
发布时间:2018-09-17   点击次数:2101次

1913年J.J.Thomson制成台质谱仪,用其发现了20Ne,22Ne同位素。1919年台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素,研究了53个非放射性元素,发现了天然存在的287种核素中的212种,次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。
 

  早期的质谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析,二十世纪四十年代以后开始用于有机物分析,六十年代出现了气相色谱-质谱联用仪,使质谱仪的应用领域大大扩展,开始成为有机物分析的重要仪器。计算机的应用又使质谱分析法发生了奔腾变化,使其技术更加成熟,使用更加方便。
 

  八十年代以后又出现了一些新的质谱技术,如快原子轰击电离子源,基质辅助激光解吸电离源,电喷雾电离源,大气压化学电离源,以及随之而来的比较成熟的液相色谱-质谱联用仪,感应耦合等离子体质谱仪,富立叶变换质谱仪等。这些新的电离技术和新的质谱仪使质谱分析又取得了长足进展。目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。
 

  四极杆质谱仪,QMS
 

  QMS是常见的质谱仪器,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,TOFMS
 

  TOFMS是速度快的质谱仪,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,
 

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,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,在传统的四极杆中加入了辅助射频,可以做选择性激发。就功能而言,为提供了多级串级的功能
 

  优点: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。
 

  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,还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能。
 

  线型离子阱和三维离子阱的比较
 

  这个比较可能是很少有的一边倒的场面——线型离子阱的灵敏度、分辨力、速度、通量等指标均优于传统的3D离子阱。
 

  自从2003年Finnigan公司推出了LTQ线型离子阱之后,由于专li的问题其他公司不能生产线型离子阱,一时间众多厂家的3D离子阱销量下降很多。3D离子阱的市场被线型离子阱蚕食的非常严重,特别是在中国质谱市场,由于用户爱追新潮、求大求好,线型离子阱在中国卖的很好。以至于在很多时候Bruker和Agilent的离子阱广告都看不见了。但是实际上线型离子阱在国外并不是非常流行,特别是一些离子阱的老用户,由于已经习惯了离子阱的指标,对于价钱高很多的线型离子阱往往只叫好不出手,宁可买只要3/5价钱的LCQ这种老式3D离子阱。
 

  四极杆飞行时间串联质谱,QTOF
 

  QTOF以QMS作为质量过滤器,以TOFMS作为质量分析器。
 

  优点:能够提供高分辨谱图;定性能力好于QqQ;速度快,适合于生命科学的大分子量复杂样品分析。
 

  缺点:成本高;需要仔细维护。
 

  离子阱-飞行时间质谱,Trap TOF
 

  以3D离子阱作为质量选择器和反应器,结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力
 

  优点:同时具有多级串级和高分辨能力,适合于未知样品的定性工作,如糖蛋白的定性。
 

  缺点:由于离子阱容量限制,对于混合样品的灵敏度欠佳;定量能力弱。
 

  磁质谱,Sector MS
 

  磁质谱的定量能力是各种质谱中zui强的。现在已较少使用,仅用于地质元素和痕量二恶英的检测。
 

  优点:技术经典、成熟,NIST等MS库采用的仪器;分辨力非常好(100k,m/&Delta m FWHM),干扰少;灵敏度高,定量能力是各种质谱中的。
 

  缺点:体积、重量大;售价很高;速度慢;维护复杂,很费电。
 

  傅立叶变换质谱仪,FT-ICR-MS
 

  质谱中的贵族,质量精度超级好,几个月都不需要校正,但是价格也是贵的让人心寒啊。傅立叶变换质谱仪的分辨能力高,常作为科学研究的装备。
 

  优点:能够做多级串级,定性能力极好;分辨力极高;灵敏度很好。
 

  缺点:体积重量大;售价极高;速度也较慢;维护费用非常昂贵。
 

  静电场傅立叶变换质谱,Orbitrap
 

  优点:高分辨,60k~120kFWHM,质量精度高;相对FT-ICR而言,价格稍低(~450kUSD)。
 

  缺点:不能单独做串级;分辨力、灵敏度、质量稳定性等离FT-ICR还有距离。
 

  Orbitrap和FT-ICR-MS的技术比较:Orbitrap与原有的“超导磁铁傅立叶变换离子回旋共振质谱”(SCFT-ICR-MS,常说的FTMS)有类似的地方也有许多不同。Orbitrap相当于一台轻量级FTMS,它的维护简单,相当于TOF;指标方面略逊于FTMS,但是比一般质谱要好。Orbitrap的分辨力比FTMS低。两种质谱的采样速度相当,但比TOF和四极杆、离子阱慢的多。Orbitrap和FTMS都可以通过减少采样时间来提高速度,但这是以牺牲分辨力为代价的。

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