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四極桿質(zhì)譜和離子阱質(zhì)譜原理對(duì)比

2021.11.11

不論是四極桿質(zhì)譜，還是離子阱質(zhì)譜，其分析原理是相似的，其差別在于具體的分離過(guò)程。在離子化的過(guò)程中，待測(cè)的物質(zhì)被一定能量的電子束撞擊，解離成離子，并碎裂成一系列能反映其物質(zhì)性質(zhì)信息的碎片離子。接下來(lái)，這些碎片離子被離子阱或四極桿分離并檢測(cè)，按照質(zhì)荷比m/z的大小繪制成一張可以體現(xiàn)物質(zhì)定性信息的質(zhì)譜圖，如圖2。

圖2 有機(jī)氯農(nóng)藥DDT的質(zhì)譜圖

四極桿分析不同離子的過(guò)程類似于原始的篩選稻谷的過(guò)程，如圖3。不符合條件的稻谷（如空殼稻谷）會(huì)在篩選的過(guò)程中被風(fēng)吹走，所以不會(huì)落入最終收集優(yōu)質(zhì)稻谷的籃子里。同理，在四極桿質(zhì)譜儀中，離子化后的離子沿圖3中z軸通過(guò)四極桿，在離子的飛行過(guò)程中，我們通過(guò)射頻電壓RF和直流電壓DC產(chǎn)生的四極電場(chǎng)對(duì)離子進(jìn)行操控，使得只有符合一定質(zhì)荷比條件（如m/z=a）的離子才能到達(dá)四極桿另一端的檢測(cè)器，給出在該質(zhì)荷比下離子的數(shù)量的檢測(cè)結(jié)果。此時(shí)如果我們按一定規(guī)則持續(xù)改變?cè)摵Y選離子的條件，使得符合其他的質(zhì)荷比（如m/z=b、m/z = c……）的離子可以通過(guò)，那么我們就就可以根據(jù)每一個(gè)質(zhì)荷比離子數(shù)量的多少，繪制出該待測(cè)物質(zhì)的特征質(zhì)譜圖。

圖3 四極桿的結(jié)構(gòu)和其分離的過(guò)程

離子阱質(zhì)譜分離的過(guò)程類似于喝雞尾酒的過(guò)程，如圖4。喝雞尾酒時(shí)，如果我們正常的將雞尾酒從酒杯中倒出，則不同顏色的酒會(huì)依次的流出。與此類似，在離子阱質(zhì)譜的分析過(guò)程中，先操控離子阱的電極電壓，將離子儲(chǔ)存在離子阱中心的區(qū)域中，之后改變?cè)撍臉O場(chǎng)，使離子按照一定的順序依次從離子阱中彈出。彈出的離子依次到達(dá)檢測(cè)器后被檢測(cè)器記錄，根據(jù)不同時(shí)刻不同離子彈出數(shù)量的多少，我們也就可以繪制一張代表物質(zhì)定性信息的質(zhì)譜圖。

圖4 離子阱的結(jié)構(gòu)和分離過(guò)程

以上兩種不同的原理，使得兩種質(zhì)譜各自有其各自的特點(diǎn)和適用的領(lǐng)域，如表1。雖然以上的方式篩選離子制作質(zhì)譜圖的原理不同，但是同種物在這兩種質(zhì)譜中離子化后所產(chǎn)生的碎片是相同的，故其質(zhì)譜圖也是相似的。在得到質(zhì)譜圖后，電腦會(huì)自動(dòng)將得到的質(zhì)譜圖與電腦中存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，給出物質(zhì)的定性信息。以上兩種質(zhì)譜均配備了NIST庫(kù)(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院National Institute of Standards and Technology) 、NIOSH庫(kù)（美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所National Institute for Occupational Safety and Health）并配備AMDIS解卷積軟件（Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System)，均可以可靠的給出物質(zhì)鑒定的結(jié)果。

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