质谱分析主要是通过对样品的离子的质荷比的分析来实现对样品进行定性和定量的一种方法。因此,质谱仪都必须有电离装置,把样品电离为离子,由质量分析装置把不同质荷比的离子分开,经检测器检测之后可以得到样品的质谱图,由于有机样品、无机样品和同位素样品等具有不同形态、性质和不同的分析要求,所以,所用的电离装置、质量分析装置和检测装置有所不同。但是,不管是哪种类型的质谱仪,其基本组成是相同的,都包括离子源、质量分析器、检测器和真空系统。
质谱仪中质量分析器的主要作用是依据离子的质荷比(m/z)分离离子。从根本上来说,所有离子都是通过调节它们在电场中的轨迹来分离的。质量分析器在分离离子时采用的原理各不相同,这决定了它们各自的应用领域。在蛋白质组学中,四极杆质量分析器是常见的分析设备,它通常与时间飞行(TOF)或Orbitrap分析器结合使用。
四极杆质量分析器的工作原理基于在四根平行排列的圆柱形杆之间施加振荡电场,每对杆都会产生一个具有相位偏移的射频电场。这些电场共同塑造了一个伪势表面,该表面经过配置后能够允许所有离子通过,或者选择性地仅让特定质荷比窗口内的离子通过,从而实现离子的有效分离。
具有相同动能、不同质量的离子,因飞行速度不同而实现分离。当飞行距离一定时,离子飞行需要的时间与质荷比的平方根成正比,质量小的离子在较短时间到达检测器。
为了测定飞行时间,将离子以不连续的组引入质量分析器,以明确起始飞行时间。离子组可以由脉冲式离子化(如基质辅助激光解吸离子化)产生,也可通过门控系统将连续产生的离子流在给定时间引入飞行管。
飞行时间分析器的质量分析上限约15000道尔顿、离子传输效率高(尤其是质谱图获取速度快)、质量分辨率>104。
轨道阱(Orbitrap)利用直流电场将离子局限于阱中,并运用傅里叶变换技术将时域信号转换到频域,再经换算得到离子的质荷比信号。离子被局限在固定的轨道内长时间高速周期运动,因此可获得数十万甚至上百万的高分辨率。
在获得与FT-ICR近似分辨率性能的同时,Orbitrap不使用强磁场而使用直流电场,使用简单、维护成本低,是近年来质谱领域的重大突破。
1923年,Kingdon发明了一个称为Kingdon Trap的离子捕集装置。该装置不使用任何磁场或高频电场,仅使用静电场捕集离子。用于捕集离子的静电场是由一个作为外电极的金属圆筒和一条作为中心电极的细铜线构成。在两个电极之间施以直流电压,即可建立一个以中心电极为轴心的非线性对数电场。离子可沿轴线运动、稳定且不会撞壁,但却无法沿轴向引出。
答:可根据分子量的大小、极性。APCI适合小分子,极性小的化合物;ESI适合分析的分子量范围较大、分子要求带有一定极性。一般先考虑用ESI分析,如果极性实在太小,才想到用APCI。
答:其实只做一两个化合物,是等度洗脱好,速度快,但也并非越快越好,特别在分析生物样品时,考虑到基质效应,保留因子控制在2-3左右较好。梯度洗脱适合分析多个结构不同的物质,如化合物与代谢产物一同鉴定的时候,比如苷和苷元的一同测定。另外很多做合成化学的分析实验室用的也是一通用的梯度洗脱方法,一个方法搞定大部分样品。一般来说对于组成简单的样品可以采用等度洗脱,而对于那些复杂的样品分离通常需要进行梯度洗脱。
答:除了采用的分离手段不同(气相和液相)外主要的区别在于真空系统和电离方式。气质的真空系统比较简单,只要一个小的机械泵和一个分子涡轮泵就可以了。液质的机械泵要比气质大,需要两个分子涡轮泵。气质的电离方式有电子电离(EI)和化学电离(CI)。液质的电离方式有电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)和大气压光电离(APPI)。
答:1)离子产生的方式不同。APCI利用电晕放电离子化,气相离子化。ESI利用离子蒸发,液相离子化。
2)能被分析的化合物类型不同。APCI适合弱极性,小分子化合物,且具有一定的挥发性;ESI 极性化合物和生物大分子。
3)流速不同。ESI一般流速较小,约0.001到0.25 mL/min,APCI 相对较大,约0.2到2 mL/min。
4)多电荷。APCI不能生成一系列多电荷离子,所以不适合分析大分子;ESI 能生成一系列多电荷离子,特别适用于蛋白,多肽类等生物分子。
答:CID,碰撞诱导解离。通常在真空接口处调节电压发生CID现象,一般是去除溶剂,如果电压增大,也会产生碎片离子。这是一级质谱的原理。CAD碰撞活化解离。做二级质谱时,选择的母离子进入Q2后,碰撞活化产生子离子,这个过程称为 CAD。以API3200谱仪为例,CID指的是Q0里面的诱导碰撞的气体,CAD指的是Q3里面的诱导碰撞气体。也就是说,在这里的CID&CAD都是指氮气。
答:氮气发生器的工作原理是分离空气,电解膜的负极侧发生氧化反应,“吃掉”空气中的氧化性气体,在正极侧还原,空气流过电解池后就只剩下氮气和惰性气体。故国内发生器的纯度大多标有“相对含氧量”。氮气的纯度和空气流速、有效分解面的长度、电解电势的强弱都有关系。这种分离方法也决定了氮气的纯度不可能做的很高。加入电解质的作用就是提高水的导电率,使电化学反应能顺利进行。发生器对质谱的影响有一点常常被忽略,就是发生器内的开关电源工作时会对电网电压造成一定的干扰(压缩机的启动和停止也会)。
答:串联质谱定量时,是以后面产生的碎片峰(子离子)定量。但是这一子离子是由母离子在碰撞室产生的特征性碎片,所以用MRM定量灵敏度会比用SIM定量好很多。建立方法的步骤是:用一定溶度的标准品溶液(1-10 ug/mL)调谐化合物的一级质谱条件,找到母离子的最佳质谱条件。然后对母离子进行打碎,优化碰撞能量,得到其特征性的子离子。最后利用该质谱条件和该母离子->子离子对进行定量。
答:质谱的质量数偏了,说明你的仪器该校正了,一般3个月就要校一次机。一般每个厂家都会随机带有校正液。
答:一般3个月到半年更换一次泵油,可同时停机对仪器进行一次清洗。更换泵油的时候,先开启振气阀5-10分钟,待将泵内沉淀振起后,关闭振气阀,同时关闭电源。打开泵下的泵油排放阀门,放掉旧油。如果泵油已经很脏,则可取少许新油清洗泵后放掉再注入新油。
11、产生碰装室离子交互影响(Collision Cell Cross Talk)的原因及消除?
答:多通道扫描(MRM)时,如果两个离子扫描通道的碎片离子一样(或类似如相差1-2分子量单位),前一个离子通道扫描结束后,碰装室里的离子来不及清除,影响下一个离子通道反应的定量(如果色谱分离完全则无此影响)。
1)选择特异的子离子(特别是在用稳定同位素内标时)
2)增加离子通道扫描反应之间的时间间隔(如100 ms→300 ms)
3)可设置额外的“无用的离子扫描通道(dummy MRM)”
答:诊断色谱柱是否存在流失问题的方法是第一次在方法条件下安装色谱柱时,做一次空白色谱图,然后将最近的运行和空白运行色谱图对比。如果在空白运行中产生了很多峰,则色谱柱性能改变,这可能是由于载气中含有氧气,也可能是由于样品残留。如果有 GC-MS,则低极性色谱柱的典型流失离子(例如 DB/HP-1或5)质/荷比m/z 将为 207、73、281、355 等,大多数为环硅氧烷。
答:质谱的基线其实跟液相的紫外检测器和荧光检测器一样,基线高的原因不外乎内部和外部的原因。
1)选择的流动相在质谱的响应比较高,比如水相比较多的时候,噪音比较大些;还有如果盐含量比较大的时候,噪音更大些。
2)检测器的灵敏度越高的时候,噪音应该越高。如果质谱的污染比较严重时,基线肯定比较高。比如离子阱检测器,用得久了,阱中的离子就会增多,一方面降低了质谱的灵敏度,另一方面增加了基线噪音。
3)质谱的基线很多时候还跟你选择的离子宽度有关。比如作选择离子扫描的时候,基线就低些。作选择反应扫描的时候,离子宽度不要选得太宽,太宽噪音就高些。
4)多级质谱一般做二级或三级质谱,基线噪音就低很多。
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