2024年關(guān)于澳門QTOF(四極桿-飛行時(shí)間)質(zhì)譜的工作原理簡述如下:QTOF質(zhì)譜是一種高分辨率質(zhì)譜技術(shù),結(jié)合了四極桿的質(zhì)量篩選能力和飛行時(shí)間檢測器的高精度質(zhì)量分析能力。該技術(shù)通過四極桿對樣品離子進(jìn)行質(zhì)量篩選和聚焦,然后將其送入無場飛行管中。離子在無場飛行管中根據(jù)質(zhì)荷比不同而飛行時(shí)間不同,最終由飛行時(shí)間檢測器記錄并轉(zhuǎn)換為質(zhì)譜圖。QTOF質(zhì)譜具有高靈敏度、高分辨率和高質(zhì)量精度的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于復(fù)雜樣品的定性定量分析。
QTOF質(zhì)譜(Quadrupole-Time-of-Flight Mass Spectrometry),即四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù),是一種在質(zhì)譜分析領(lǐng)域具有極高分辨率和靈敏度的技術(shù),自25年前首次商業(yè)發(fā)布以來,QTOF質(zhì)譜儀已經(jīng)徹底改變了多個(gè)領(lǐng)域,包括生物和藥物研究、臨床毒理學(xué)等,本文將詳細(xì)介紹QTOF質(zhì)譜的工作原理,包括離子產(chǎn)生、離子球桿降解、飛行時(shí)間測量和質(zhì)譜圖譜解讀等關(guān)鍵步驟,并探討其高分辨率、快速靈敏、長期穩(wěn)定性和實(shí)用性等特點(diǎn)。
QTOF質(zhì)譜的基本組成
QTOF質(zhì)譜儀主要由離子源、四極桿質(zhì)量分析器、碰撞活化室(Collision Cell)、飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器(TOF Analyzer)和檢測器等部分組成,這些組件協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)對樣品的高分辨率質(zhì)譜分析。
1、離子源:
離子源是質(zhì)譜儀的起始部分,用于將樣品分子轉(zhuǎn)化為離子,常見的離子化方法包括電子轟擊電離(EI)、化學(xué)電離(CI)、電噴霧電離(ESI)和基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)等,在QTOF質(zhì)譜中,ESI和MALDI是常用的離子化方法,ESI適用于液體樣品,通過電場作用將樣品分子電離成離子;MALDI則適用于固體樣品,通過激光照射使樣品分子解吸并電離。
2、四極桿質(zhì)量分析器:
四極桿質(zhì)量分析器(Quadrupole Mass Analyzer)是QTOF質(zhì)譜中的第一個(gè)質(zhì)量分析器,用于對離子進(jìn)行初步的質(zhì)量篩選和聚焦,四極桿由四根平行的圓柱形電極組成,電極上施加高頻交流電壓,形成四極電場,在電場作用下,只有特定質(zhì)量/電荷比的離子能夠通過四極桿,從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量篩選,四極桿還可以用于離子的隔離和碎裂,為后續(xù)的MS/MS實(shí)驗(yàn)提供單一離子。
3、碰撞活化室:
碰撞活化室(Collision Cell)位于四極桿和飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器之間,用于實(shí)現(xiàn)離子的碰撞誘導(dǎo)解離(CID),在MS/MS實(shí)驗(yàn)中,第一級四極桿選取的單一離子被送入碰撞活化室,與惰性氣體(如氬氣)發(fā)生碰撞,使母離子發(fā)生誘導(dǎo)裂解,生成碎片離子,這些碎片離子隨后進(jìn)入飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器進(jìn)行質(zhì)量分析。
4、飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器:
飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器(TOF Analyzer)是QTOF質(zhì)譜的核心部分,用于實(shí)現(xiàn)離子的質(zhì)量分離和檢測,飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器由加速電場、飛行管和檢測器組成,離子在加速電場中獲得動(dòng)能,然后進(jìn)入飛行管進(jìn)行質(zhì)量分離,由于不同質(zhì)量/電荷比的離子具有不同的飛行速度,因此可以通過測量離子的飛行時(shí)間來確定其質(zhì)量/電荷比,檢測器通常采用高敏感性的微通道板(MCP),用于將離子轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行記錄。
5、檢測器:
檢測器是質(zhì)譜儀的終端部分,用于將離子的飛行時(shí)間轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行記錄和分析,在QTOF質(zhì)譜中,常用的檢測器是高敏感性的微通道板(MCP),MCP由大量微小的通道組成,每個(gè)通道內(nèi)部涂有導(dǎo)電材料,當(dāng)離子撞擊MCP時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子倍增效應(yīng),將離子信號放大并記錄。
QTOF質(zhì)譜的工作原理
QTOF質(zhì)譜的工作原理可以概括為離子產(chǎn)生、離子球桿降解、飛行時(shí)間測量和質(zhì)譜圖譜解讀四個(gè)步驟。
1、離子產(chǎn)生:
在離子源中,樣品分子通過電離作用轉(zhuǎn)化為離子,電離方法的選擇取決于樣品的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)需求,對于液體樣品,通常采用ESI方法;對于固體樣品,則采用MALDI方法,電離過程中,樣品分子被電離成帶正電荷或負(fù)電荷的離子,這些離子隨后被引入質(zhì)譜儀進(jìn)行后續(xù)分析。
2、離子球桿降解:
離子源產(chǎn)生的離子進(jìn)入四極桿質(zhì)量分析器進(jìn)行初步的質(zhì)量篩選和聚焦,在四極電場的作用下,只有特定質(zhì)量/電荷比的離子能夠通過四極桿,對于需要進(jìn)行MS/MS實(shí)驗(yàn)的離子,第一級四極桿選取單一離子并將其送入碰撞活化室,在碰撞活化室中,離子與惰性氣體發(fā)生碰撞并發(fā)生誘導(dǎo)裂解,生成碎片離子,這些碎片離子隨后進(jìn)入飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器進(jìn)行質(zhì)量分析。
3、飛行時(shí)間測量:
經(jīng)過碰撞活化室處理后的碎片離子進(jìn)入飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器進(jìn)行質(zhì)量分離和檢測,在加速電場中,離子獲得動(dòng)能并進(jìn)入飛行管,飛行管內(nèi)部保持真空狀態(tài),以減少離子與空氣分子的碰撞,由于不同質(zhì)量/電荷比的離子具有不同的飛行速度,因此可以通過測量離子的飛行時(shí)間來確定其質(zhì)量/電荷比,飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器具有極高的分辨率和靈敏度,能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜混合物中微量組分的精確
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