质谱仪器的主要技术指标

分辨率是指相邻两个峰被分离的程度。作为电测法常用的有=种表示方法，但常见的是前两种。10%谷图(1)为假设两个相邻的等高峰M1和M2,M2为M1+AM，它们彼此靠近到这样的程度以致相重叠的谷高度为峰高(h)的10%，此时M1/AM的比值定义为这两个峰的分辨率R。事实上很难在该图中找到这样一对峰，解决的办法有两个，一是人为产生一对蜂，这在磁质谱仪器中很容易实现。按照磁质谱仪器离子的运动方式可知，M1V1=M2V2,V1为正常的加速电压值，它在屏幕上显现出已知质量M1的峰，然后降低加速电压至V2它将M1峰的位置移到M2位置。交替地变化这两个加速电压，使屏幕上轮流出现这对峰。调整V2的值，使这一对峰相交在5%的峰高处，这意味着它们将来重叠后的谷为10%，此时，十进电位器的倒数值即为两个峰的分辨率。另一种方法是在谱图上找出两个峰M1和M2，量出M1峰与M2峰之间的距离d，及M1峰、M2峰的半峰宽W1、W2(半峰宽是指峰的半高处的峰宽)，按公式(M1/AM)xd/(W1+W2)计算两峰的分辨率。精心挑选，由两个化台物产生的这一对峰，用高分辨仪器就能测出仪器的分辨率。50%峰宽(FWHM)质量为M的峰与该峰半高度处的峰宽(此处蜂宽不是以长度单位，而是以质量单位来表示)之比。如果从图(2)来看，当两个峰靠得很近，其峰交义处为峰高的一半时，它们相叠加的谷就为峰高，此时两个相邻峰恰好可以区分开，所以是分辨的极端状态。假定峰形是三角形，可以证明R10%=(1/2)R50%即10%谷时的AM接近于W值的两倍。R=M或2M有机质谱仪器，如四极杆质谱仪也使用单位分辨率，即以质量M来表示分辨率。由于大部分四极杆质谱仪的分辨率都在2000-3000以下，所以相邻两峰的质量差至少是一个质量单位，即AM=1，相当于10%谷的分辨率；R=2M，则相当于50%峰宽的分辨率。另外，还有半峰宽所占的质量来表达分辨率的方式，如R=0.7u(FWHM)。牌E侦⑴1聊斧四日眦峰意分掰率w舛符利分辨哗胡昭岭宽的定M与其他的分析仪器相同，灵敏度是指样品量在仪器上产生的信号响应量。灵敏度的指标实际上是仪器综合性能的反映，因为它与样品、分辨率、扫描速度、进样方式以及电离方式密切相关，所以，在提供仪器的灵敏度指标时，都需具体指定上述的各项条件。有机质谱仪器通常有两种方式表达仪器的灵敏度。直接进样方式它是将标准固体样品如胆固醇、硬脂酸甲酯以一定量直接进入离子化室，在那里气化、电离，监测该试样的特征峰，并计算出有多少电荷的离子流产生，所以，灵敏度是以C/gg或Axs/gg来表示。为了求这些值，电子倍增器的增益、它的输入电阻值都在计算范围以内，由此可推算出电流(A)，再与信号延续的时间(s)相乘，即得库仑(C)。对于MALDI-TOFMS的仪器，它的灵敏度是以加在底物中的样品浓度为依据，从仪器上得到该样品质谱特征峰的信噪比进行测量。对于HPLC/APIMS的仪器，它的灵敏度是以一定浓度的样品注射到定容的进样环，然后由流动相的载液带到质谱的离子源中，测出该样品质谱特征峰的信噪比，由此表达灵敏度，此时倍增器的电压是由仪器自动调谐和校正后确定的。气相色谱进样方式它是以注射到GC柱内一定的样品量，再由该样品的质谱特征峰的信噪比来表达灵敏度。在具体测试时，注明用何种离子源、质谱仪器的分辨率、质谱仪器的扫描速率、仪器的扫描质量范围。从总离子流图(TIC)的色谱峰上找到该样品的质谱图，然后提取其分子离子峰(或其他特征离子)求得其信噪比，由此表达仪器的灵敏度。这是获得全谱的灵敏度；也可以用选择离子检测，获得该离子的信噪比作为选择离于灵敏度指标。显然，GC峰的宽度越窄，越有利于灵敏度指标，这是因为峰窄，信号强度高，信噪比大。这里需要提醒的是，信噪比的噪声值是指仪器的电噪声而不是化学噪声，所以在灵敏度测试时需要一个本底低、分辨率高的毛细管色谱柱作为测试柱，以获得好的数据。当然，要求质谱的离子化室清净，良好的倍增器也是必备条件。少数情况下灵敏度是以样品消耗量来表示，即注射一定量的样品，产生相应的GC峰宽，指定质谱的特征离子，并给出其信噪比值，然后计算样品消耗量。例如，注射硬脂酸甲酯10ng，产生色谱半峰宽15s，获得m/z298(分子离子峰)的信噪比100:1，此时为10-8g/15s=6.6x10-iog/s的样品消耗量。质量范围质量范围足指仪器所能测定单电荷离子的最高质量。由于质谱仪器是以质荷比分离后记录带电的粒子，离子的质荷比是该离子的质量除以该离子所带的电荷，所以尽管该离子的质量超出仪器的质量范围，只要它的质荷比低于仪器的质量范围，则它的质荷比就落在仪器的质量范围内。需要说明的是磁质谱仪器的质量范围与加速电压相关，根据它分离带电离子的原理，在离子偏转半径和磁场强度不变的情况下，离子质量与离子加速电压成反比。这意味着仪器最高的加速电压下，单电荷离子的最高质量为该仪器的质量范围指标，当降低加速电压时，仪器的可测质量范围加大。例如，仪器的加速电压为8kV时，质量范围的指标为1-1400U，当加速电压为2kV时，可测的质量范围达4-5600U，不过，低的加速电压下，仪器的灵敏度是下降了。质量测定准确性具有一个质荷比的离子，它的整数质量可以用质量定标器加以确定，整数质量的测定准确性为小于0.4u，用计算机进行定标的话，通常为小于0.2u。整数质量也称为名义质量，它是以组成该离子的各元素整数质量之和表示；例如，一氧化碳CO），其分子质量为28u，实际上精确质量应当为27.9949U（取小数点后四位，原子质量按IUPAC1962年的规定），按四舍五入为28u。很明显，获得一个离子的精确质量值意味着可以得到该离子的元素组成式。精确质量测定有一个误差问题，也就是测定准确性的指标，准确性越高则给出可能的元素组成式的数目越少，结果越可靠。有两种方式表示准确性：一种是绝对误差，它以毫质量值mu来表示；一种是相对误差，即实验测出的精确质量值与该离子的元素组成式的理论精确质量值之差再与该离子的名义质量值相比，以10-6来表示。下图为m/z249离子的精确质量与元素组成的对照图，纵坐标是精确质量从249.1200u到249.1500u，横坐标是C、H、N、O四种元素组成的排列。如果测定某一离子的实验值为249.1368u，仪器的准确度为＜2x10-6，这就表明该离子的精确质量应落在下述范围内，即249.1363-249.1373u。按此结果从图中可以找到元素组成为C14H19NO3，其理论值为249.1365u，所以实际的测定误差为+0.3mu。如果准确度为10x10-6，则可能的元素组成就有三个，即C12H17N4O2、C14H19NO3和C17H17N2，_L_L/_LA.3*J_L/_L/显然准确度越差，可能的元素组成式也就越多。实际上，图中所挑选的元素组成仅限制在CHNO组合，不考虑其他元索，而且N和O的个数还不超过六个，否则给出的组成式就更多了。得到了离子的精确质量值后可以查阅标准的手册来获得元素组成式，也可以将数据输入计算机，由计算机推出可能的元素组成式。最常用的手册是Beynon表，此表只限于离子质量小于500的含C、H、N、O化合物，其中N和O的个数不超过6个。如果还有其他杂元素，则要从实验值中扣除，使扣除后的值落在上述的限制范围内，然后再查阅此表。该表是以C数的大小排列，相同碳数则以H数大小排列，以此类推。其他上面讨论的是仪器的主要性能，也常见于仪器样本的技术指标。此外，随着仪器的类型不同，将伴随着一些其他的重要性能，这些性能有的以指标形式出现，有的是隐含于仪器之中。例如，仪器的稳定性，对于高分辨质谱仪器来说，电器部件的稳定性极其重要，不稳定会导致峰的漂移而影响仪器的精确质量测定的准确性。低分辨仪器例如GC/MS仪也同样有质量稳定性指标，用来反映在多少时问内质量值的偏移，这对于长时间、连续的多离子测定也颇为重要，它最终将影响定量的重复性。同样，仪器的线性范围也是体现定量分析的一个重要指标，而扫描速度既影响定性分析时谱库检索的匹配率，也影响定量分析的结