质谱基础知识-飞行时间质谱仪原理及应用

1、飞行时间质谱仪 庞钧文 12210300012 质谱仪是按照离子的质荷比(m/z)不同,来分离不同分子量的分 子.测定分子量进行成分和结构分析. 离子的生成方式有失去或捕获电荷(如:电子发射,质子化或去质 子化) 质谱仪简介 离子源质量过滤/分析器 检测器 进样部分 样品板 LC或GC EI源 FAB源 MALDI源 ESI源 Quadruopole Ion trap Time-of-flight 电子倍增器 闪烁计数器 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1906年 J.JThomson在实验中发现带电荷离子在电磁场中的

2、运动 轨迹与 它的质荷比(m/z)有关,并于1912年制造出第一台质谱仪. 1946年 发明飞行时间质量分析器(Time-of-flight Analyzer) 1953-1958年 出现四极杆质量分析器(Quadrupole) 1956年 GC-MS开始联用 1959年 质谱首次用于peptide sequencing 1965年 离子共振质谱出现 1968年 电喷雾离子源Electrospray Ionization 1973年 LC-MS 1974年 Fourier transform ion cyclotor resonance MS 1987-1988年 Matrise_assist

3、ed laser desorption ionization 1996年 电喷雾离子源开始用于生物大分子的研究 质谱的发展历史 基本原理 L 2V V 基本原理公式推导 ) 1.(.)( 2 1 (* )( 2 1 (* 2 * n e m V LT ne m V L neV m LT 当飞行距离L和工作电压V一定时，离子飞行时间T和离子 质荷比一一对应。 质量分辨（Mass resolution, m/m）：质谱仪器分 辨不同成分物质的能力；10000 质量精度（mass accuracy）：衡量质谱仪器测量物 质成分的准确度；ppm 质量范围（mass range ）：质谱仪器测量物质成分

4、 的质量大小范围；1 灵敏度（sensitivity）：质谱仪器所能测量物质成分 的最低含量；单分子检测 飞行时间质谱仪性能指标 离子源： 电喷雾电离源（ESI） 主要用于极性、难气化的成分在液相状态下的电离。 大气压化学电离源（APCI） 主要用于中等极性、易挥发的小分子化合物在气相状态下的电离 基质辅助激光解吸电离源（MALDI） 主要用于多肽、核苷酸、蛋白质和高分子聚合物等生物大分子的 电离 大气压光电离源（APPI） 主要用于芳烃、甾体等不宜用以上三种离子化的样品。 飞行时间质谱仪TOF-MS的构成 质量分析器 TOF-MS分辨率低的原因 时间分散 空间分散 能量分散 改进方法 脉冲电

5、离 离子延迟引出 反射器技术 飞行时间质谱仪TOF-MS的构成 目前, TOF -MS大都装有反射器,使离子 经过多电极组成的反射器后沿V型或W 型路线飞行到达检测器,使得分辨率可 达20 000 以上, 最高检测质量可超过 300 000 Da,且具有很高的灵敏度。 直线型飞行时间质谱仪的 主要缺点：分辨率低。 离子初始能量不同，使得 具有相同质荷比的离子达 到检测器的时间有一定分 布，造成分辨能力下降。 改进的方法 在线性检测器前面的加上 一组静电场反射镜，将自 由飞行中的离子反推回去， 初始能量大的离子由于初 始速度快，进入静电场反 射镜的距离长，返回时的 路程也就长，初始能量小 的离子返回时的路程短， 这样就会在返回路程的一 定位置聚焦，从而改善了 仪器的分辨能力。 这种带有静电场反射镜的 飞行时间质谱仪被称为反 射式飞行时间质谱仪 直线式VS反射式 L V1 V2 XD1 XA1 XA2 XSF XD2 XRef XS US空 间 聚 焦 U 反射式飞行时间质谱仪 质量分析器； 可以单独使用，也可以和其 他仪器串联使用