大家好，我是刘博，在上一篇文章当中，我和大家简单了聊了一下质谱的基本原理，从今天开始，我来给大家介绍一些不同类型的质谱仪，在今天这篇文章当中，就给大家介绍一下四级杆质谱仪和离子阱质谱仪。

四极杆质谱仪

这种质谱仪仍然是临床实验室中最常用的，大多数GC-MS系统结合了四级杆分析器进行质量分离[1]。四级杆分析器有四个极（电极），成对通电（呈方形阵列），每个极都有射频（RF）和直流（DC）电压。射频电压彼此相差180°，而直流电压的极性相反（见图1）。离子将与电场相互作用，并遵循复杂的轨迹，因此在一组给定的电压下，只有一个m/z范围可以通过这个装置。这一功能特点导致这些分析仪被称为「质量过滤器」，因为它们「过滤」掉了大多数质量，只允许一个特定的离子通过任何定义的参数集（这有点类似于光学过滤器）。为了允许不同m/z值的离子通过，电压被连续或逐步地改变（即扫描）[2, 3]。

图1 | 四极杆质量过滤器的图示

离子路径方向用阴影方块或圆表示。射频和直流适用于所有杆，两对相位相差180°。

离子阱质谱仪

有两种常见的离子阱类型：离子回旋共振质谱仪（我们将在后续的文章中进行介绍），以及四极杆离子阱质谱仪。四极杆离子阱可进一步分为两类：三维离子阱和线性离子阱。离子阱在临床实验室中的应用并不常见，但在毒理学和治疗性药物监测中已经出现了一些[4]。所有的四极杆离子阱的工作原理与四极杆质量过滤器相同，但不是一次性通过分析仪，而是将离子捕获并在一个小区域内保持一段时间。一旦被捕获，就可以对储存的离子进行额外操作。最基本的操作是根据离子的m/z值将其喷射到检测器中，通过这种方式，可以生成质谱。在某些情况下，规定的m/z值（或m/z范围）的离子被弹出而不被检测。这样做是因为离子阱的容量有限，而且经常会有「垃圾」离子填满阱，这会限制检测特别感兴趣离子的能力。另一个重要的操作模式是，除了选定的m/z范围，其他的都不检测，直接排出。剩余的离子受到激发场和碰撞过程的影响，使其产生碎片。然后根据其m/z扫描出子离子。这就是串联质谱的一种形式（见下文更详细的讨论）。离子阱质谱仪是非常通用的设备，本节只描述了可用的扫描模式的一部分。

离子阱质谱仪的主要弱点是在定量分析方面。由于其容纳大量离子的能力有限，这些设备的动态范围是有限的。动态范围可以通过调整捕集器的填充时间来改善，当单一分析物的浓度在不同样品之间变化很大时，这种方法效果很好。然而，当目标是同时分析宽动态范围内出现的多种离子时，这就不是最佳选择。因此，虽然离子阱可以用于定量，但它们更适合于发现、定性分析和结构表征[2, 5, 6]。

图2 | 四极杆「三维」离子阱装置的图解

离子进入端盖和环形电极之间的单元并被捕获；当特定的离子从捕获器中喷出时，信号被记录。

在线性离子阱质谱仪中，离子被捕获在一组四极杆内。这是通过对四极杆的入口和出口施加透镜电压来实现的，同时施加射频电压在其周围形成一个径向屏障。离子被捕获在四极杆内，并可有选择地被喷射出来进行检测。当线性离子阱是串联质谱仪的一部分时，它提供了离子阱质谱仪的优势（例如，全扫描灵敏度），MS[7]碎片，和更高的分辨率。同时，它保留了串联质谱仪的特性，具有较宽的MS/MS质量范围，可以进行新的扫描，如选择反应监测（SRM）、真正的中性丢失和母离子扫描。由于线性离子阱的离子容量明显高于三维离子阱，因此也可以获得更好的灵敏度。

参考文献

1. Gerhards P, Bonns U, Sawazki J, Szigan J, Wertmann A. GC/MS in Clinical Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH; 1999.
2. Hill L. How a quadrupole mass filter works. Available at: http://www.jic.ac.uk/services/metabolomics/lcms/single1.htm. Accessed 4 October 2007.
3. Steel C, Henchman M. Understanding the quadrupole mass filter through computer simulation. J Chem Ed. 1998;75:1049-1054.
4. Hoizey G, Lamiable D, Trenque T, et al. Identification and quantification of 8 sulfonylureas with clinical toxicology interest by liquid chromatography-ion-trap tandem mass spectrometry and library searching. Clin Chem. 2005;51(9):1666-1672.
5. Louris J, Cooks RG, Syka J, Kelley P, Stafford G. Anal Chem. 1987;59:1677-1685.
6. Stafford, G, Kelley P, Syka J, Reynolds W, Todd JFJ. Int J Mass Spectrom Ion Proc. 1984;60:85-98.
7. Chalmers RA, Lawson AM. Organic Acids in Man: Analytical Chemistry, Biochemistry, and Diagnosis of the Organic Acidurias. London, UK and New York, NY: Chapman and Hall; 1982.

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