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GCEI源FAB源MALDI源ESI源QuadruopoleIon trapTime-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. 19

2、46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_assisted laser desorption ionization 1996年 电喷雾

3、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L2VV基本原理公式推导) 1.(.)(21(*)(21(*2*nemVLTnemVLneVmLT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

4、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

5、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LV1 V2XD1XA1XA2XSFXD2XRefXSUS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