質(zhì)譜儀是用來檢測(cè)物質(zhì)含量(定量分析)和鑒定物質(zhì)類別(定性分析)的儀器,。離子阱質(zhì)譜和四極桿質(zhì)譜雖然都是臺(tái)式質(zhì)譜的質(zhì)量分析器,但其原理和定性定量有所不同,。
1,、原理
四極桿分析器的原理是選擇性離子穩(wěn)定(mass stability),即只允許需要的離子通過四極桿分析器,,一次僅能檢測(cè)一種離子的強(qiáng)度,。這種工作方式的優(yōu)點(diǎn)是在靜態(tài)的狀態(tài)下(SIM、MS2),,可以連續(xù)積分離子的強(qiáng)度,,大大提高四極桿的定量的穩(wěn)定性;但是缺點(diǎn)是在掃描狀態(tài)下一次只能接受一種離子通過,,其他的離子全部不能通過四極桿,,造成了一定的浪費(fèi)。
離子阱分析器是選擇性離子不穩(wěn)定(mass selected instability),,即在儲(chǔ)存了離子后,,逐個(gè)將離子激發(fā)出離子阱分析器,理論上離子阱內(nèi)的所有離子都能被檢測(cè)(實(shí)際效率在10~50%),。由于必須先將離子儲(chǔ)存在離子阱中,,所以離子阱沒有靜態(tài)的工作模式,只能按照時(shí)序一遍一遍的掃描,。優(yōu)點(diǎn)是花樣多,,可以做串級(jí)、選擇性離子儲(chǔ)存,、阱內(nèi)反應(yīng)等,;缺點(diǎn)是定量的誤差比較大,,一次性能在離子阱中儲(chǔ)存的離子總數(shù)有限,。
2、定性能力
四極桿的定性能力有限,,但是由于四極桿成熟的比離子阱早,,有標(biāo)準(zhǔn)的譜圖庫(kù)(NIST、weily等),,所以應(yīng)用方法比較齊全,。標(biāo)準(zhǔn)的GCMS大多數(shù)都是四極桿質(zhì)譜,配合氣相色譜的預(yù)分離,、四極桿采樣,、軟件搜庫(kù)并定量,這個(gè)流程早在80年代就已經(jīng)定型。四極桿質(zhì)譜不能進(jìn)行串級(jí)質(zhì)譜,,所以對(duì)樣品的定性能力有限,;在價(jià)格高得多的三重四極桿具備串級(jí)功能,定性能力強(qiáng)得多,。
離子阱的定性能力要比四極桿強(qiáng)得多,。由于離子阱質(zhì)譜采用了時(shí)序工作的方式,可以在阱內(nèi)空間實(shí)現(xiàn)多種反應(yīng),,最重要的當(dāng)然是碰撞碎裂(collision induced dissociation,,CID)即串級(jí)質(zhì)譜。由于擁有串級(jí)質(zhì)譜操作的能力,,離子阱質(zhì)譜可以通過母離子,、子離子的關(guān)系,得出母離子的結(jié)構(gòu)信息,,確定母離子的性質(zhì),。而且通過多級(jí)串級(jí),可以更進(jìn)一步了解母離子,、子離子以及子離子的子離子(MSn)的結(jié)構(gòu)信息,,佐證對(duì)離子種類的判斷。商業(yè)離子阱GCMS要到80年代末期和90年代初才發(fā)展起來,,往往離子阱的譜圖比四極桿的匹配度低一些(現(xiàn)在離子阱往往采用分段掃描的技術(shù),,把一張譜圖分為4~6段掃描,這樣離子強(qiáng)度信號(hào)才能匹配的比較好),。
3,、定量能力
四極桿的定量能力是各種質(zhì)譜中較好的(與磁質(zhì)譜相當(dāng)),特別是具備單離子檢測(cè)(SIM)功能,。SIM能夠連續(xù)過濾單一離子,,通過長(zhǎng)時(shí)間積分達(dá)到高靈敏度、高動(dòng)態(tài)范圍的能力,;四極桿質(zhì)譜的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)6~9個(gè)數(shù)量級(jí),,穩(wěn)定度可達(dá)0.05%~5%。
離子阱質(zhì)譜的定量能力有限,,由于離子阱一次只能容納一批離子,,所以不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的積分。離子阱的動(dòng)態(tài)范圍僅有4~5個(gè)數(shù)量級(jí),,穩(wěn)定度大約在5~50%,。
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