三重四级杆工作模式

三重四级杆工作模式Experiment modes on a triple quadrupole mass spectrometer三重四极杆质谱仪作为售价数倍于普通GCMS或LCMS的高端产品，已经大量进入 了我国商检、质检和研究单位。那么它的优势在哪里呢？我们来根据三重四极杆 的工作模式逐一说明。动态扫描，scaning全扫描，full scan全扫描用于检测离子源产生的离子流中，各种离子的m/z和强度。从全扫描得到 的信息可以知道目前色谱中的组分状态。这时对简单的成份可以直接定量；对于 复杂的成分可以做进一步的分析。由于ESI离子源能够产生许多m/z大于3000 的离子，但是三重四极杆的m/z上限一般达不到3000，所以并不是所有离子都 被检测出来。在仪器内部，可以使用Q1或者Q3做全扫描，两者的差别是混合离子的离子束是 否通过了碰撞室Q2。如果使用Q3作为扫描，离子会在Q1、Q2中损失一部分， 灵敏度会有一些下降。通常Q3扫描只是用来标定Q3的质量轴的。不过我们倒是 经常使用Q3做全扫描，因为我们需要把Q1开到高分辨模式，Q3开到Unit，Q3 的灵敏度反而高一些。总结一下，全扫描的作用是：1. 做监视，挑选需要进一步分析的离子2, 定量简单的组分3.矫正Q1、Q3的质量轴加强型全扫描，enhanc ed full scan【没写呢】子离子扫描，pruduct ion scan子离子扫描可以得到母离子的碎片信息。这些信息可以帮助操作者了解母离子的 结构信息，区别几种m/z相同的母离子，降低假阳性率。这时Q1工作在SIM模式，即只允许母离子这一种m/z的离子通过；Q2碰撞室工 作在碰撞碎裂模式(CID，Collision Induced Dissociation)，气压上升、碰 撞能量提高；Q3在做全扫描，检测Q2产生的碎片离子的m/z和强度。子离子扫描的作用是：1. 通过母离子碎片种类和强度的差异来区别m/z相同的母离子2, 了解母离子的结构母离子扫描，parent ion scan母离子扫描可以知道离子束中哪些母离子具有我们感兴趣的基团碎片。仪器内部Q1处于全扫描模式；Q2碰撞室工作在碰撞碎裂模式；Q3用SIM监视感 兴趣的碎片。想一下，碎片离子的m/z 一定比母离子小么？中性丢失扫描，neutrual loss scan中兴丢失扫描用于检测哪些母离子丢失了中性的基团。这里的中性基团是指如脱水反应中的水分子一样的小分子，它们在碰撞室内以碎 片的方式掉下来，但是并不带电荷。仪器内部Q1处于全扫描模式；Q2碰撞室工作在碰撞碎裂模式；Q3也处于全扫描 模式。只是Q1在每一瞬间的m/z和Q3当时的m/z值之差是一个固定值，即中性 碎片的m。对于多电荷母离子在计算时应考虑多电荷的影响，很可能子离子的m/z在电荷数 减少后比母离子的m/z还要大。所以没有扫描到中性丢失并不意味着这里一定没 有这样的反应，很可能是母离子的电荷状态影响了。多通道监视，Monitorings单离子监视，SIM多反应监视，MRM、SRMMulti-reactiion monitoring or selected reaction monitoring这里的“反应”指的是通过Q1选择了母离子在Q2碰撞室内碎裂成碎片的过程。一种母离子变成碎片就包含了多个反应：化学反应：A=>a+b+c包含了 3个四极杆中的反应：1. A->a2. A->b3. A->c通过Q1选择A，Q2碎裂A变为a、b、c，Q3测量a或b或c的强度，就可以知 道A=>a+b+c这一化学反应的强度，间接知道反应物A的强度。据此可以对A进 行定量，稳定性可以达到SIM模式的水平(rms=0.15%)。由于通过Q1和Q2两重选择，可以限定母离子m/z和子离子m/z两个参数；而 SIM只能固定一个m/z。母离子和子离子m/z相同的情况，大多属于具有同分异 构体关系的样品，出现的概率较低，所以MRM的选择性极高。相比之下，SIM受 到相似m/z离子干扰的机会大得多，其定量信噪比要低得多。对于同样的样品MRM比SIM的信噪比高得多。仪器：Agilent 6410 QQQ100fg HCBMS SIM+ TIC MRM q 气 1MflHC0_Cn_T2K：JE：_Q2_1.2-2l3.9_rG=fl.4H：dltf=?5_TdMS/MS MRM1.4-1/2 -S/N:116:1 RMS：Q6- ?85勺. * ei 6.2 -. 63 - 64 - 6 5 - - 6'669，. M72?3Abundanu->3. Acquskhxi Tm(rnn)?1 bT?33'5 66gT血 6, F 奇/3<1而76皈jnd，ng vs. AccMbnn Tms (mn)在三聚氤胺的LC/MS-MS检测中，我们可以设定质谱的Q1过滤出m/z127 （三聚 氤胺加氢峰，M+H+），Q2碎裂（CID）后产生的碎片谱图如下：Abunriuni r m, M hh«(i.tChHip*三聚氰胺的子离子扫描图，母离子是127。仪器：Agilent 6410 QQQ三聚氤胺的加氢峰127在Q2中变为110、85、68、60等m/z的碎片，即：以分子量代表化学反应物和产物：(127)=>(110) + (85) + (68) + (60)Q2中包含4个反应(Reaction)：1. (127)->(110)2. (127)->(85)3. (127)->(68)4. (127)->(60)我们可以通过使用Q3检测碎片离子110、85、68或60来反映三聚氤胺的强度。 通过偏最小二乘法可以通过多个子离子强度计算母离子强度。实际上在质检部 门，实验人员只需要选择85或68这种强度较高的子离子峰来检测，就足以精确 的检测奶粉中三聚氤胺的含量，灵敏度可高达50ppb，比GCMS的2ppm高出50 倍。当然在实际使用过程中，往往需要在一份样品中一次性同时检测几十甚至一千种 有害物质。这时可以分别对每一个项目选择12个离子对，编辑成表让QQQ来 循环定量检测，类似于SIM。在美国FDA的实验室中，一台自动进样的三重四极 杆质谱每昼夜可以测量20100个样品，定量检测数万个项目。多反应检测的特点是：1. 选择性高，信噪比高，灵敏度高2. 定量精度高，与SIM类似3. 多指标检测，可以自动化操作4. 可以采用内标基于四极杆的线型离子阱Quadrupole based linear ion trap基于四极杆的线型离子阱模式，是2000年左右Sciex公司开发出的一种定性能 力较强的三重四极杆工作模式。以往的三重四极杆在定量方面有绝对优势，但是 在高分辨、多级串级质谱等定性方面优势较弱。QQQ只能达到单位分辨力稍好 (0.2u)和2级质谱(做一次串级)；而相比之下高性能离子阱可以达到6000 8000分辨力(Zoom scan模式下的局部分辨力)、12级以上串级，对样品的定 性能力非常有帮助。在这种因素的驱使下，很多国外的实验室都采用装备数台 QQQ并配备一台离子阱或者QTOF仪器，以弥补定型能力的不足。当然三重四极杆质谱的厂家也看见了这一问题，并提出了解决方案。就在Finnigan的线型离子阱将普通的3D离子阱发展为二维双曲面的线型离子阱的同 一时期（90年代末），Sciex公司也提出在三重四极杆质谱的第二级或第三级四 极杆基础上加入多级串级的功能的方法。4000 QTrap的第三级四极杆被当作线性离子阱使用，旁边放着的就是辅助射频线圈。API系列的第三级四极杆作为线性离子阱时，需要在垂直的两根四极杆电极上再 外加一路辅助射频。在不更改原有四极杆的射频发生器的情况下，通过线圈耦合 辅助射频。这样如果需要四极杆工作在四极杆模式，就不加辅助射频，施加DC 信号；而如果需要工作在线型离子阱模式下时，就撤销四极杆的DC信号，并施 加辅助射频。四极杆的主射频在线型离子阱模式下完全可以起到离子阱主射频的 作用，但是由于四极杆较长（200mm）并且其当中没有狭缝以供离子射出，所以 只能沿着较长的z轴射出，这样不能检测射出离子的信号。目前4000QTrap是在第三级四极杆中完成线型离子阱的。而这种离子阱目前可以 做到MS3,对一般定性需求是可以满足的。QTrap的离子阱扫描模式分辨力较高， 可以达到6000FWHM。