MS-MS聯(lián)用儀的發(fā)展和結構 專(zhuān)家認為未來(lái)的MS-MS儀器將在下述幾個(gè)方面發(fā)展:
1新的離子活化方法的研究
2寬的檢測動(dòng)態(tài)范圍
3簡(jiǎn)化離子通道
4改善碰撞效率
5增加高質(zhì)量范圍
6降低價(jià)格
隨著(zhù)MS-MS技術(shù)在應用領(lǐng)域的深入,MS-MS儀器將會(huì )有更大的進(jìn)展,并成為質(zhì)譜學(xué)研究的主要工具。
MS-MS聯(lián)用儀的結構
根據MS-MS 儀的原理,可以把它分為三個(gè)組成部分,即質(zhì)量分離用的MS ,碰撞活化離解室,以及質(zhì)譜檢測用的MS ,現分別敘述。
a .質(zhì)量分離用的MS
。╝)扇形場(chǎng)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分離
、俅艌(chǎng)分離(B)
頻閃儀|
測高儀|
測距儀|
金屬探測器|
試驗機|
扭力計|
流速儀|
粗糙度儀|
流量計|
平衡儀|
式中,V 為加速電壓;rm為磁場(chǎng)偏轉半徑;H 為磁場(chǎng)強度。
保持V和rm不變,則,即改變磁場(chǎng)強度,可獲得不同質(zhì)量的離子、達到了質(zhì)量分離的目的。改變上述公式的表達形式,,mv為動(dòng)量。若保持H 不變,則意味著(zhù)磁場(chǎng)的分離作用實(shí)質(zhì)上是對動(dòng)量的選擇。
、陔妶(chǎng)分離(E)
式中E 為靜電場(chǎng)電壓。當re (電場(chǎng)偏轉半徑)保持不變時(shí)E 和V 成正比。這說(shuō)明不同能量的離子將要求不同的E 值。掃描電場(chǎng)則獲得不同能量的離子。改變上述公式,
若保持E 不變,則re與mv2成正比,這意味著(zhù)E 的分離是對動(dòng)能的選擇。
實(shí)際上在碰撞活化的MS-MS 儀中,作為質(zhì)量分離的MS 裝置通常是B 或者EB 。前者為低分辨的質(zhì)量選擇,后者E 和B 的組合構成高分辨的質(zhì)量選擇。在研究亞穩離子時(shí),則使用E 作為分離用的MS 裝置。
。╞)四極桿質(zhì)譜儀的質(zhì)量分離
按照Mathieu方程式,式中,V 為直流電壓;U 為射頻電壓;ω為角頻率;r0為四極桿的場(chǎng)半徑;m 為離子質(zhì)量。a 和q 為穩定圖中的設定值,使該離子落入穩定區而能通過(guò)四極桿進(jìn)入收集器,其它離子則依不穩定狀態(tài)碰撞到四極桿且電荷被中和。四極桿實(shí)際工作時(shí)保持a / q 為一常數,掃描V(同時(shí)也掃描U ) ,由此達到線(xiàn)性的質(zhì)量選擇。
。╟)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分離
式中,t 為離子的飛行時(shí)間;m 為離子質(zhì)量。利用收集不同的飛行時(shí)間,獲得不同的離子質(zhì)量。
b .碰撞活化離解室
顧名思義,碰撞活化離解室是運動(dòng)的離子與中性惰性氣體進(jìn)行碰撞,繼而發(fā)生碰撞活化離解的區域。碰撞室有二種結構,一種是氣密性的結構,保持入口和出口處小的口徑;另一種是開(kāi)放式,使用碰撞氣的噴嘴和高效的抽氣系統以維持碰撞室的壓力。
。╝)離子活化的方法
下表列出了各種離子活化的方法。常用的離子活化方法為碰撞活化分解,但是誘導碰撞僅是比較粗略地控制能量,而且碰撞所轉化的內能對生物大分子的某些類(lèi)型的反應還不夠,即使是高能碰撞。另外,碰撞氣的引入也是導致分辨率降低的原因。為此人們尋找新的離子活化方法。在表面誘導分解時(shí),碰撞靶是一個(gè)固體表面,它傳遞給離子的能量是限定的,即能量分布窄,因而易于控制轉化的內能,由此可區分難以區別的異構體。轉化的內能可達30eV,一些難以離解的反應也能發(fā)生。光子活化分解是通過(guò)光的能量和波長(cháng)來(lái)影響的。離子被賦予的內能分布窄并具有較多的轉化內能,因而能控制離解反應并給出更多的信息。
。╞)碰撞活化效率(A0)
碰撞活化效率是指入射母離子的份額與作為子離子被收集的份額之比,它包括了離解效率(Af)和收集效率(Ac)。通常認為:
以∑F 表示發(fā)生碰撞離解產(chǎn)生的所有碎片總豐度,P0為碰撞室入口處母離子的豐度,P為碰撞室出口處母離子的豐度,則:
故A0=Af×Ac。
。╟)高低能碰撞的差異
下表中歸納了高能碰撞與低能碰撞之間的差異,反映了各自的特色。
c .質(zhì)譜檢測用的MS
質(zhì)譜檢測用的裝置是與質(zhì)量分離的MS 裝置相同。往往兩者相配合,如前者選擇一個(gè)特定質(zhì)量的離子,后者可以?huà)呙枰粋(gè)譜圖;前者掃描一個(gè)譜圖,后者可固定一個(gè)質(zhì)量窗口收集某一特定離子。當然還有其它模式,但可以把它簡(jiǎn)化為二個(gè)質(zhì)譜儀通過(guò)碰撞活化離解室將它們連系起來(lái),構成MS-MS。依此類(lèi)推,形成MSn。
上述均涉及空間串聯(lián)的MS-MS 儀。就時(shí)間串聯(lián)的MS-MS 儀,其結構要簡(jiǎn)單得多。由于碰撞活化,質(zhì)量的分離和檢測均在一個(gè)空間中發(fā)生,只是在時(shí)間尺度上達到MS-MS 的串聯(lián)。