新奧公司涉及的最新資料中，四極桿質譜儀的原理簡述如下：四極桿質譜儀是一種基于電磁場作用下離子運動行為的精密分析儀器。它利用四根平行的金屬桿構成的四極桿系統，在桿間施加高頻交流電壓和直流電壓的疊加場，形成特定的電場分布。樣品分子在離子源中被電離成離子后，進入四極桿系統，在特定電場作用下發生分離，不同質荷比的離子將沿不同路徑運動，最終通過檢測器記錄信號，實現對樣品成分的定性和定量分析。

四極桿質譜儀（Quadrupole Mass Spectrometer）是一種常用的質譜儀器，廣泛應用于化學、生物、環境等領域，其原理基于對離子在電場和磁場中的運動軌跡進行控制和分離，通過特定的電場和電壓設置，實現對不同質荷比（m/z）離子的篩選和檢測，本文將詳細介紹四極桿質譜儀的工作原理，包括其結構、離子產生與加速、離子分離以及離子檢測等關鍵步驟。

四極桿質譜儀的結構

四極桿質譜儀主要由以下幾個部分組成：離子源、四極桿質量分析器、檢測器、數據處理系統、真空系統和供電控制系統。

1、離子源：離子源的作用是將樣品分子或原子電離成正離子，常見的離子源包括質子化源、電子轟擊源和化學離子化源等，樣品通過加熱或離子化過程，使其中的一個或多個電子被剝離，形成正離子。

2、四極桿質量分析器：四極桿質量分析器是四極桿質譜儀的核心部件，由四根平行的圓柱形金屬桿組成，這些桿通常具有雙曲線截面，這些桿通過直流電和交流電壓充電，以影響離子的運動，斜對角的兩根桿具有相同的電壓，而垂直的兩根桿具有符號相反的電壓。

3、檢測器：檢測器的作用是將通過四極桿質量分析器的離子轉化為電信號，常見的離子檢測器有離子多普勒探測器、倍增器和二極桿探測器等。

4、數據處理系統：數據處理系統用于將檢測器產生的電信號轉化為質譜圖，并進行進一步的數據分析和處理。

5、真空系統：真空系統用于保持質譜儀內部的真空狀態，以減少離子與氣體分子的碰撞，提高儀器的分辨率和靈敏度，真空系統通常分為初級真空和二級真空。

6、供電控制系統：供電控制系統用于提供四極桿質譜儀所需的直流電和交流電壓，以及控制其他部件的電源。

離子產生與加速

在四極桿質譜儀中，樣品首先通過離子源進行電離，形成正離子，電離過程可以通過加熱、電子轟擊或化學方法實現，電離后的正離子通過加速器進入四極桿質量分析器，加速器通常是一個電場，用于將離子加速到一定速度，以便在四極桿中進行有效的分離。

離子分離

離子分離是四極桿質譜儀的核心步驟之一，四極桿質量分析器通過施加特定的直流電和交流電壓，形成一個射頻交變電場，這個電場將離子分離并引導其運動到出口處。

1、電場設置：在四極桿質量分析器中，斜對角的兩根桿具有相同的電壓，而垂直的兩根桿具有符號相反的電壓，這種設置形成了一個射頻交變電場，離子在電場中的運動軌跡受到電場的影響，只能在桿軸方向上進行諧振運動。

2、離子運動：由于離子的質荷比不同，它們在桿軸方向上的運動頻率也不同，通過調整電場強度和振蕩頻率，可以選擇特定質荷比的離子，使其穩定通過電場，而其他質荷比的離子則因運動軌跡不穩定而撞桿，無法被檢測到。

3、質量選擇：四極桿質量分析器通過改變交流和直流電壓來進行質量選擇，當施加的頻率和電壓設置適當時，只有特定質荷比的離子能夠穩定通過電場，并被引導到檢測器中進行檢測。

離子檢測

經過四極桿質量分析器分離后的離子進入檢測器，檢測器將離子轉化為電信號，這些電信號通過數據處理系統轉化為質譜圖，用于進一步的數據分析和處理。

1、檢測器類型：常見的離子檢測器有離子多普勒探測器、倍增器和二極桿探測器等，不同類型的檢測器具有不同的靈敏度和分辨率，適用于不同的應用場景。

2、信號轉換：檢測器將離子轉化為電信號的過程通常涉及倍增效應或電荷收集等機制，倍增器通過多次碰撞和電離過程，將離子信號放大，提高檢測的靈敏度。

3、數據處理：通過數據處理系統，將檢測器產生的電信號轉化為質譜圖，質譜圖顯示了不同質荷比離子的相對豐度，可以用于物質的定性和定量分析。

四極桿質譜儀的應用

四極桿質譜儀因其結構簡單、操作方便、價格相對低廉等優點，在多個領域具有廣泛的應用前景。

1、色譜-質譜聯用：四極桿質譜儀常與氣相色譜（GC）或液相色譜（LC）聯用，用于復雜混合物的分離和檢測，通過色譜技術將混合物分離成不同的組分，然后通過質譜技術進行定性和定量分析。

2、環境監測：四極桿質譜儀可用于大氣、水體和土壤等環境樣品中污染物的檢測，通過質譜