質譜的幾種工作模式SIMSRMMRM

質譜都有幾種工作模式：SIM,SRM,MRMSIM:單離子檢測掃描(singleionmonitoring)SRM:選擇反映檢測掃描(selectivereactionmonitoring)MRM:多反映檢測掃描(multireactionmonitoring)質譜都有幾種工作模式：（1）FullScan：全掃描，指質譜采集時，掃描一段范圍，選擇這個工作模式后，你自己來設定一個范圍，比如：150～500amu。對于未知物，一定會做這種模式，由于只有FullScan了，才干知道這個化合物的分子量。對于二級質譜MS/MS或多級質譜MSn時，要想獲得所有的碎片離子，也得做全掃描。（2）SIM：SingleIonMonitor，指單離子監(jiān)測，針對一級質譜而言，即只掃一個離子。對于已知的化合物，為了提高某個離子的靈敏度，并排除其它離子的干擾，就可以只掃描一個離子。這時候，還可以調整一下分辨率來略微調節(jié)采樣窗口的寬度。比如，要對500amu的離子做SIM，較高高分辨狀態(tài)下，可以設定取樣寬度為1.0，這時質譜只掃499.5～500.5amu。尚有些高分辨率的儀器，可以設定取樣寬度更小，比如0.2amu，這時質譜只掃499.9～500.1amu。但對于較純的、雜質干擾較少的體系，不妨設定較低的分辨率，比如取樣寬度設為2amu，這時質譜掃描499～501amu，假如沒有干擾的情況下，取樣寬度寬一些，待測化合物的靈敏度就高一些，由于噪音很低；但是有很強干擾情況下，設定較高分辨，反而提高靈敏度信噪比，由于噪音降下去了。（3）SRM：SelectiveReactionMonitor，指選擇反映監(jiān)測，針對二級質譜或多級質譜的某兩級之間，即母離子選一個離子，碰撞后，從形成的子離子中也只選一個離子。由于兩次都只選單離子，所以噪音和干擾被排除得更多，靈敏度信噪比會更高，特別對于復雜的、基質背景高的樣品。我們不妨把它當作二級質譜的SIM，上述關于SIM的特點也合用，即分辨率高些，抗背景排干擾的能力就更強。（4）MRM：MultiReactionMonitor，指多反映監(jiān)測，其實就是多個化合物同時測定期，多個SRM一起做。那么特點就跟SRM是同樣的。有的廠家并不區(qū)分SRM和MRM，由于只要一次實驗同是做幾個SRM就是MRM方式了。定性，一定會用FullScan，由于想看到更多的離子。定量，傾向于用SIM或SRM/MRM，由于想提高已知信號的強度。背景基質越復雜，SRM/MRM就越好，特別是分辨率設得高的SRM/MRM就越好。一級質譜有的時候受儀器的分辨率影響，給出的質荷比不能準擬定性，比如相同分子量的不同分子，在儀器分辨率不夠足夠高的時候很難區(qū)分。串聯(lián)質譜運用它們不同分子碎裂的碎片不同來定性，并可以多級串聯(lián)，直到你認為可以準擬定性為止，當然也受一定條件影響。這些你可以去參考一些專業(yè)的質譜書，上面都有講解的。haotea430(站內聯(lián)系TA)受質譜的分辨率的影響，通俗的講現(xiàn)在有些分辨率高的質譜分子量可以精確到小數(shù)點后面四位，所以它對目的物質定性的準確性就高些了，二級質譜就是在一級的基礎上將目的物質打成碎片，以求進一步定性。nritw(站內聯(lián)系TA)一方面要清楚你說的準確的含義。假如你說的是準確測定分子量，那只能是一級質譜，也就是測定準分子離子峰，準確性和分辨率有關，你會看到有高分辨質譜，比如飛行時間甚至回旋軌道等。假如你說準確測定結構，那只有質譜往往是不夠的，還需要紅外，紫外和核磁共振信息。所謂二三級質譜就是把上一級質譜中某個離子單獨挑出來，再打壞，看碎片情況，這可以提供一定的結構信息。所以對于串聯(lián)質譜，就需要一個質量分析器挑，后一個質量分析器測碎片，這就是最常見的qqq。但是沒聽說串聯(lián)很多個打到三級四級的，這個工作可以由離子阱來做，你可以查查相關資料龍井不苦(站內聯(lián)系TA)4樓:Originallypostedbynritwat2023-09-241125:

一方面要清楚你說的準確的含義。假如你說的是準確測定分子量，那只能是一級質譜，也就是測定準分子離子峰，準確性和分辨率有關，你會看到有高分辨質譜，比如飛行時間甚至回旋軌道等。假如你說準確測定結構，那只有質...你說的串聯(lián)是不同的質譜，你說的QQQ一般是三重四級桿質譜，質量分析器就是四級桿；串聯(lián)質譜尚有Q-TOF，前面也是用四級桿選擇離子，然后送入飛行時間質量分析器；離子阱質譜是可以做多級串聯(lián)的質譜，LTQ線性離子阱質譜理論可以無限做多級串聯(lián)質譜，一般認為極限可以做到30級以上。當然FT-MS也可以進行離子選擇，進行多級串聯(lián)。一級質譜鑒定的方式重要指胎指紋圖譜（PMF），即運用質譜儀精確測量酶解片段的分子量并搜庫比較實現(xiàn)蛋白質的鑒定，二級質譜是在一級質譜的基礎上再選擇部分肽段做進一步的破碎并對碎片進行進一步分析和比較，鑒定出該肽段的序列并結合PMF的結果從而實現(xiàn)蛋白質的鑒定。二級質譜可以得到部分肽短的序列，具有更高的可靠性。隨著現(xiàn)在雜志對數(shù)據(jù)的規(guī)定越來越嚴格，二級質譜鑒定是蛋白鑒定的大趨勢，并且即使目前做一級質譜鑒定的結果，也需要挑選部分PMF結果做二級質譜驗證。2.研究的物種不是模式生物怎么辦？答：可以參考親緣關系最近的模式生物做比對而實現(xiàn)蛋白質的成功鑒定，假如質譜圖很好而沒有鑒定結果說明這是一個全新的蛋白，可以采用de-novo等技術做進一步分析與鑒定。3.該如何評價質譜效果的好壞？答：做PMF一般得分超過60分（P<0.05）就算成功鑒定，而串聯(lián)質譜，得分超過60分或者雖然沒有超過60分，但是有最少一條肽段的得分超過30分就算成功鑒定。4.一些特殊的質譜方法有什么用途？答：質譜的其它用途涉及磷酸化位點分析、蛋白測序、混合蛋白鑒定（shotgun技術）以及分子量精確測定、二硫鍵位置分析等等。5.用什么染色方法比較好？答：最佳用考馬斯亮藍法進行染色，銀染也可以，但鑒定成功率稍低，并且推薦用串聯(lián)質譜對銀染蛋白進行鑒定可以大大提高鑒定成功率。6.凝膠是否可以長期保存？該如何保持？對鑒定效果有影響嗎？答：假如保存時間超過一個月，可以用保鮮膜包裹后放入冰箱保持，假如小于一個月，則可以常溫保持，不會影響質譜鑒定效果。7.質譜鑒定取膠點該如何??？有什么注意事項？答：取點的時候將0.2ml的槍頭前端剪去一點，用槍頭將凝膠戳取下來并轉移至0.5ml離心管中，用水將膠粒反復吸打沖洗兩至三次，最后吸干離心管中所有水分封蓋保存。離心管最佳用進口離心管，以免塑料污染；水最佳用去離子水或者雙蒸水；取點的時候帶好口罩與手套，以免角蛋白污染。四級桿質譜儀，顧名思義，就是用四級桿作為質量檢測器的質譜儀。

其實四級桿在各種質譜儀中廣泛存在，它最基本的功能是離子傳輸通道，但同時也具有質量分析器和裂解器的作用。

單四級桿質譜，是用一個四級桿作為質量分析器，屬于低分辯質譜，功能單一，定性和定量能力都很一般。

三重四級桿質譜，是由三個四級桿組成，低分辯質譜，重要用于定量分析，是主流的定量分析質譜，常用模式MRM。

Q-Tof：單四級桿-飛行時間質譜，單四級桿作為離子傳輸通道和裂解器，后面配合飛行時間質譜，用于高分辨質譜分析，定性效果好，也可用于定量分析。四極桿質量分析器原理\o"Printerfriendlyversion"PrintModifiedon2023/07/2814:31byAdministratorCategorizedas\o"MSKB"MSKB,\o"QMS"QMS\o"質譜技術獲得的諾貝爾獎"\o"簡化型PCB線型離子阱"\o"四極桿參數(shù)計算器"\o"質譜技術獲得的諾貝爾獎"\o"簡化型PCB線型離子阱"\o"四極桿參數(shù)計算器"?\o"四極桿質量分析器原理"四極桿質量分析器原理\o"ClickheretohidetheBreadcrumbsTrail"\o"四極桿質量分析器原理"TableofContents[Hide/Show]

四極桿是什么？

四極桿技術精要

四極桿的加工技術

四極桿生產(chǎn)廠家

離子在四極桿分析器內的運動

四極桿與離子阱的精度差異

古老的Mathieu方程，現(xiàn)代的解

四極場的穩(wěn)定區(qū)

針尖上的舞蹈

四極桿的掃描四極桿是什么？\o"LinktothisSection"?四極桿是四極桿質譜的核心，全稱是四極桿質量分析器，quadrupolemassfilter/analyzer(QMF、QMA)。它是由四根精密加工的電極桿以及分別施加于x、y方向兩組高壓高頻射頻組成的電場分析器。四根電極可以是雙曲面也可以是圓柱型的電極；高壓高頻信號提供了離子在分析器中運動的輔助能量，這一能量是選擇性的——只有符合一定數(shù)學條件的離子才可以不被無限制的加速，從而安全的通過四極桿分析器。四極桿是由四根精密的棒狀電極分別施加兩組高頻高壓射頻信號組成的電場分析器四極桿技術精要\o"LinktothisSection"?四極桿是一個古老的技術。初期1950年代的時候，德國物理學家\o"質譜技術獲得的諾貝爾獎"WolfgangPaul申請的專利944,900(1956)指出四個雙曲面圍成的電場可以篩選離子。雙曲線的漸近線處在45度的位置，電極的外形沿著x軸和y軸對稱，四個電極的形狀完全一致；高壓高頻射頻信號分別加載在水平和豎直的兩對電極上，信號的幅度相同，相位相差180度，即反相。無線延伸的雙曲線四個電極的內部電勢是很容易計算的：

在每一個瞬間，四極桿內每一點的電勢可以計算為：EQ-1這是一個馬鞍面的電場：四極桿內部電場的等勢面射頻電壓隨著著時間的改變，四極桿電場的強度和相位在發(fā)生著變化：EQ-2U是四極桿電極上的最大直流電壓，而V是電極上的最大射頻交流電壓。離子就在這一變化的電場中運動。

這個電場的特點是：沿著x和y軸對稱等電勢面是一個馬鞍面（0，0）點電勢為0V，并且是等電勢馬鞍面的鞍點帶電粒子在其中受到的x方向的作用力與粒子和x軸的距離成正比

第四點是非常重要的性質，這表白四極桿內部的電場在x或者y的方向具有像彈簧同樣回覆力，可以拴住離子的運動范圍。四極桿的加工技術\o"LinktothisSection"?由于實際實驗中不也許使用無限大、無限長的電極，所以通常我們取四個電極內接圓半徑r0的2倍加工，并且長度一般在r0的50倍左右（這樣四個桿子之間的空隙視角僅有1度）。HP公司初期的合金雙曲面四極桿（HP5970GCMS）

目前，安捷倫公司的1997年以后的四極桿質譜儀均采用了石英鍍金雙曲面的四極桿；Finnigan公司的TSQ質譜中也采用了不銹鋼的雙曲面四極桿。在我國，\o"中科科儀（KYKY）"中科科儀（KYKY）的四極桿氣體分析器也采用了石英鍍鉬的雙曲面四極桿，其性能相稱于初期HP公司的產(chǎn)品，但是精度略差一些。用于制造四極桿的國產(chǎn)金屬鉬桿胚料（四川）Sciex公司的陶瓷鍍金四極桿

由于雙曲面電極的四極桿加工難度較大，需要使用精密的三坐標磨床，后來逐漸被圓柱形的電極替代，這樣可以使用高精度無心磨床加工，僅相稱于1維加工。這樣四極桿的加工費用會大大減少，為四極桿的普及起到了很重要的作用。圓柱型的四極桿同樣可以制作高性能的四極桿質譜，例如Sciex公司的三重四極桿便是陶瓷鍍金的圓柱型四極桿。雙曲線四極桿的加工精度不如圓柱型四極桿，并且圓柱型四極桿的成本更低。

圓柱型四極桿電場的邊沿會引入微量的高階場效應，起初人們一直主觀的認為不純凈的四極桿會導致四極桿性能的下降。但是近2023來高階場的研究指出，引入1～2%的八極場反而會增強四極桿質譜的性能。這一點Sciex公司的研究人員有很多研究。

目前常見的圓柱型四極桿長度在100～300mm之間，半徑r0在2～16mm之間，圓柱型電極的半徑r和場半徑r0的比通常在1.12～1.15甚至更高一些。

四極桿是非常精密的部件。假如四極桿的分辨力需要達成1000，那么按照最簡樸的線性傳遞模型，四極桿的精度（涉及圓度、直線性、圓柱度）、定位精度以及RF射頻電源的精度都需要達成1000的數(shù)倍。假如按照8mm直徑的四極桿、5參數(shù)體系計算，四極桿的圓度至少需要優(yōu)于2μm。按照我們的測量，Sciex公司的四極桿總體的精度大約在0.6～1.5μm之間。

這樣的精度規(guī)定下，四極桿的材質就十分關鍵了，對于高性能的四極桿（如給LCMS使用的四極桿）通常需要采用陶瓷、石英等高硬度、低膨脹的材料；而對于規(guī)定稍低的GCMS四極桿也至少要采用不銹鋼316、鉬等高性能合金。不同直徑圓柱四極桿分析器對比四極桿生產(chǎn)廠家\o"LinktothisSection"?有四極桿分析器出售的廠家：\o"Adaratech"Adaratech\o"ASI"ASI\o"Extrel"Extrel\o"Hiden"Hiden\o"Inficon"Inficon\o"Pfeiffer"Pfeiffer\o"Reliance"Reliance離子在四極桿分析器內的運動\o"LinktothisSection"?離子在雙曲面完美四極場中的運動，可以通過簡樸的數(shù)學來描述：

離子在x方向感受到的電場可以表達為：EQ-3這樣離子受到的電場力可以表達為：EQ-4結合牛頓第二定律：EQ-5將電場和加速度展開后，整理，EQ-6這就是描述離子在雙曲面四極桿電場中x方向的運動公式。TinyChemistryisPhysics,TinyPhysicsisMathematics.

通過數(shù)值計算可以得到離子在四極桿中的飛行軌跡：離子順利通過四極桿質量分析器離子沒有通過四極桿質量分析器，撞死在電極表面四極桿與離子阱的精度差異\o"LinktothisSection"?由于不能通過四極桿的離子消耗在四極桿的表面上，也就是四極桿的表面參與了選擇離子的過程，與離子有直接的接觸，導致電極表面需要的制造加工水平相稱的高。一方面四極桿的表面需要盡也許高的近似于雙曲線，即幾何精度很高；另一方面四極桿的表面解決要考慮到與離子的直接接觸，二次離子效應要低，耐污染，即微觀結構優(yōu)化。兩片式PCB平板線型離子阱的電場中心有很好的雙曲線性質

相比之下，離子阱由于先將離子冷卻在中心，再選擇性的從小孔激發(fā)出所需離子，所以離子理論上并不需要與電極表面接觸。由于離子處在分析器的中心，而電場具有自動平滑過渡的性質，這樣離子阱的集合形狀并不十分嚴格：雙曲線、圓、圓柱甚至平面以及各種形狀的混合電極都有報道實現(xiàn)離子阱的功能。同時，也正是由于理論上離子與電極不直接接觸，對電極表面的性質并不十分嚴格的規(guī)定。

實踐中，離子阱的加工精度比四極桿的低一個數(shù)量級即可（即5～15微米）古老的Mathieu方程，現(xiàn)代的解\o"LinktothisSection"?早在1860年代，數(shù)學家\o"émileLéonardMathieu"émileLéonardMathieu就研究過這種類型的微分方程，并且給出了非常完備的解。后來為了紀念此人，這類方程就稱為馬修方程。

馬修方程的形式可以表達為：EQ-7ξ是其中的無量綱時間參數(shù)。

與我們的方程比較之后，我們可以得到離子在雙曲面四極場中的無量綱形式參數(shù)a和q，這兩個參數(shù)可以簡化方程的解的形式，討論很方便。EQ-8

a是代表直流強度的參數(shù)，而q是代表射頻交流強度的參數(shù)。a和q的特點是：質量大的離子a、q值小射屢屢率高時a、q值小四極桿粗或者場半徑大時a、q值小射頻或者直流大時，a、q值分別大

后面我們會看到，由于四極桿工作點在a、q值較大的地方，所以對于四極桿質譜以而言，大m/z、高頻率、粗桿子比較難做，高壓射頻和直流也很難實現(xiàn)。四極場的穩(wěn)定區(qū)\o"LinktothisSection"?150年前，Mathieu就給出了四極場的穩(wěn)定區(qū)域。在這些區(qū)域中運動的離子它的振幅總是在有限的空間內部。穩(wěn)定區(qū)域可以在a和q的坐標系中表達出來：一維馬修（Mathieu）方程的解分為若干個穩(wěn)定葉片下面就是要加入y方向的穩(wěn)定性。y方向的穩(wěn)定圖剛好是x方向的穩(wěn)定圖上下顛倒一下，相位差180度么。綜合考慮x和y方向的穩(wěn)定性，我們可以得到雙曲面四極桿的穩(wěn)定圖。四極桿穩(wěn)定區(qū)域以及特殊點

高壓直流電和高壓射頻總是比較難實現(xiàn)的，所以通常我們只是選擇離原點最近的穩(wěn)定區(qū)域工作。這個區(qū)域就是第一穩(wěn)定區(qū)，其他穩(wěn)定區(qū)也有人在嘗試，但是實際應用比較少（可以做高分辨的H和He同位素分辨）。

四極桿第一穩(wěn)定區(qū)的特點：沿著x和y軸上下左右對稱，所以通常我們只需要計算第一象限就可以了與x軸有兩個交點，分別是（0.908，0）和（0，0）頂點點位于（0.706，0.237）

四極桿的第一穩(wěn)定區(qū)是現(xiàn)代質譜常用的工作區(qū)域。按照離子的穩(wěn)定限度，它分為4種類型：x和y方向都穩(wěn)定的區(qū)域x方向穩(wěn)定的區(qū)域y方向穩(wěn)定的區(qū)域x和y方向都不穩(wěn)定的區(qū)域

能通過四極桿的離子必須集中在x和y方向都穩(wěn)定的區(qū)域，也就是綠色的區(qū)域。針尖上的舞蹈\o"LinktothisSec