【质谱仪】质谱仪四个常见问题

时间：2025-04-14 13:10:27 来源：作者：

1.质谱仪离子源的清洗

质谱仪离子源的清洗

　　1、降低接口温度、离子源温度、四极杆温度（以四极杆质谱仪为例），关闭质谱仪电源。　　2、打开卸压阀，缓慢卸压到常压。　　3、打开离子源舱门（此步骤开始可以佩带口罩以及不掉毛手套）。　　4、使用专用工具按照拆卸步骤将离子源整体取出放置在的清洗台面。　　5、使用专用工具将离子源各部件一一拆开，分类整齐放置在清洗台面，不需要抛光打磨的部件（如加热快、绝缘体等）分开放置。（此后可脱掉手套）　　6、将一定量的专用氧化铝粉放入100ml烧杯中，加入甲醇，刚好覆盖为好。　　7、使用专用棉签蘸上湿润的氧化铝粉轻轻打磨推斥极、离子源体、透镜等金属部件，直至光亮为止，注意不要过于用力造成部件表面出现明显划痕。　　8、可先使用自来水冲洗打磨部件，再使用甲醇将氧化铝粉充分冲洗干净。　　9、将离子源所有部件（除了灯丝、加热电缆等外）放置于适当烧杯中，加入甲醇盖过，超声5~10分钟。　　10、超声后换一个烧杯放置部件，然后在烘箱中70度烘烤30分钟，待完全干燥后冷却至室温。　　11、（佩带洁净不起毛手套）将干燥并冷却后的部件放置到一块新的洁净无纺布上面，分类放置。　　12、使用专用工具将各部将一一组装起来。　　13、将组装好的离子源安装到质谱仪上。LoM检测VBA

质谱仪

质谱仪质谱仪离子源的清洗_质谱仪
2.三重四极杆质谱仪简述

　　【检测VBA 使用手册】在工业生产和实验研究的过程中，色谱与质谱在其中扮演着重要的作用，但是单纯使用一款设备无法较全面的运用到实际行业中，因而联用仪以及色谱质谱搭配其他设备便有了较好的市场。

　　气相色谱和液相色谱配备质谱目前在土壤检测和分析领域有着广泛应用。其中液相色谱配备三重四级杆质谱仪，为土壤样品中的中等极性、极性和离子型化合物的痕量分析提供了很多优势。所谓三重四极杆质谱仪，是指在这款设备中的四根电极杆分为两两一组，分别在其上施加射频反相交变电压，而位于此电势场中的离子，被选择的部分稳定后可到达检测器，或者进行后续分析。

　　作为一款主要适应于对已知化合物的定量分析的设备，三重四级杆质谱仪不利于对未知化合物定性定量工作的开展。而飞行时间质谱仪，更适应于对样品中未知化合物的初步筛查，缩小化合物范围。一般四极杆质谱仪的结构和电路都相对其他质谱仪要简单，但是其定量分析结果的准确度和精密度却相对其他质谱仪较好，

　　目前，四级杆质谱仪被广泛的应用于色谱-质谱联用中。通过多个四级杆的串联使用，可以实现多重质谱分析，从而获得待测物的结构信息。四级杆质谱仪每次只允许单一荷质比的离子通过，在扫描较大质量区间时，四级杆质谱仪所需的时间要远远大于飞行时间质谱，轨道离子阱质谱，线性离子阱等使用脉冲采样方式的质谱仪。

3.各类质谱仪的优缺点分析

　　1913年J.J.Thomson制成台质谱仪，用其发现了20Ne,22Ne同位素。1919年台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。

　　早期的质谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析，二十世纪四十年代以后开始用于有机物分析，六十年代出现了气相色谱-质谱联用仪，使质谱仪的应用领域大大扩展，开始成为有机物分析的重要仪器。计算机的应用又使质谱分析法发生了奔腾变化，使其技术更加成熟，使用更加方便。

　　八十年代以后又出现了一些新的质谱技术，如快原子轰击电离子源，基质辅助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源，以及随之而来的比较成熟的液相色谱-质谱联用仪，感应耦合等离子体质谱仪，富立叶变换质谱仪等。这些新的电离技术和新的质谱仪使质谱分析又取得了长足进展。目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。

　　四极杆质谱仪，QMS

　　QMS是常见的质谱仪器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占绝大多数。

　　优点：结构简单、成本低；维护简单；SIM功能的定量能力强；是多数检测标准中采用的仪器设备。

　　缺点：无串极能力，定性能力不足；分辨力较低(单位分辨)，存在同位素和其他m/z近似的离子干扰；速度慢；质量上限低(小于1200u)。

　　飞行时间质谱仪，TOFMS

　　TOFMS是速度快的质谱仪，适合于LC-MS方面的应用。

　　优点：分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离子；速度快，每秒2～100张高分辨全扫描(如50～2000u)谱图，适合于快速LC系统(如UPLC)；质量上限高(6000～10000u)。

　　缺点：无串极功能，限制了进一步的定性能力；售价高于QMS；较精密，需要认真维护。

　　三重四极杆质谱仪，QqQ

　　QqQ质谱给四极杆质谱仪在保留QMS原有定量能力强的特点上，提供了串级功能，加强了质谱的定性能力，检测标准中常作为QMS的确认检测手段。

　　优点：有串极功能，定性能力强；定量能力非常好，MRM信噪比高于QMS的SIM；是常用的QMS结果确认仪器；除一般子离子扫描功能外，QQQ还具有SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失(Neutral loss)等功能(离子阱不行)对特征基团的结构研究有很大帮助。

　　缺点：分辨力不足，容易受m/z近似的离子干扰；售价较高；需要认真维护。

　　四极离子阱，QTrap

　　技术上而言，在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频，可以做选择性激发。就功能而言，为QQQ提供了多级串级的功能

　　优点：同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知样品的结构解析。

　　缺点：分辨力还是低了点。

　　线性离子阱，Linear Ion Trap

　　传统3D离子阱的增强版本

　　优点：相对于传统3D离子阱，灵敏度高10倍以上；多级串级质谱。

　　缺点：相对于QqQ，还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能。

　　线型离子阱和三维离子阱的比较

　　这个比较可能是很少有的一边倒的场面——线型离子阱的灵敏度、分辨力、速度、通量等指标均优于传统的3D离子阱。

　　自从2003年Finnigan公司推出了LTQ线型离子阱之后，一时间众多厂家的3D离子阱销量下降很多。3D离子阱的市场被线型离子阱蚕食的非常严重，特别是在中国质谱市场，由于用户爱追新潮、求大求好，线型离子阱在中国卖的很好。以至于在很多时候Bruker和Agilent的离子阱广告都看不见了。但是实际上线型离子阱在国外并不是非常流行，特别是一些离子阱的老用户，由于已经习惯了离子阱的指标，对于价钱高很多的线型离子阱往往只叫好不出手，宁可买只要3/5价钱的LCQ这种老式3D离子阱。

　　四极杆飞行时间串联质谱，QTOF

　　QTOF以QMS作为质量过滤器，以TOFMS作为质量分析器。

　　优点：能够提供高分辨谱图；定性能力好于QqQ；速度快，适合于生命科学的大分子量复杂样品分析。

　　缺点：成本高；需要仔细维护。

　　离子阱-飞行时间质谱，Trap TOF

　　以3D离子阱作为质量选择器和反应器，结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力

　　优点：同时具有多级串级和高分辨能力，适合于未知样品的定性工作，如糖蛋白的定性。

　　缺点：由于离子阱容量限制，对于混合样品的灵敏度欠佳；定量能力弱。

　　磁质谱，Sector MS

　　磁质谱的定量能力是各种质谱中强的。现在已较少使用，仅用于地质元素和痕量二恶英的检测。

　　优点：技术经典、成熟，NIST等MS库采用的仪器；分辨力非常好(100k，m/&Delta m FWHM)，干扰少；灵敏度高，定量能力是各种质谱中好的。

　　缺点：体积、重量大；售价很高；速度慢；维护复杂，很费电。

　　傅立叶变换质谱仪，FT-ICR-MS

　　质谱中的贵族，质量精度超级好，几个月都不需要校正，但是价格也是贵的让人心寒啊。傅立叶变换质谱仪的分辨能力高，常作为科学研究的装备。

　　优点：能够做多级串级，定性能力极好；分辨力极高；灵敏度很好。

　　缺点：体积重量大；售价极高；速度也较慢；维护费用非常昂贵。

　　静电场傅立叶变换质谱，Orbitrap

　　优点：高分辨，60k～120kFWHM，质量精度高；相对FT-ICR而言，价格稍低(～450kUSD)。

　　缺点：不能单独做串级；分辨力、灵敏度、质量稳定性等离FT-ICR还有距离。

　　Orbitrap和FT-ICR-MS的技术比较：Orbitrap与原有的“超导磁铁傅立叶变换离子回旋共振质谱”(SCFT-ICR-MS，常说的FTMS)有类似的地方也有许多不同。Orbitrap相当于一台轻量级FTMS，它的维护简单，相当于TOF；指标方面略逊于FTMS，但是比一般质谱要好。Orbitrap的分辨力比FTMS低。两种质谱的采样速度相当，但比TOF和四极杆、离子阱慢的多。Orbitrap和FTMS都可以通过减少采样时间来提高速度，但这是以牺牲分辨力为代价的。

4.干货！质谱仪的基本操作步骤及注意事项

　　【中国检测VBA 使用手册】质谱是一种广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。

　　质谱仪一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。很多刚刚入行的新人可能对质谱仪的操作步骤和注意事项还不清楚，不妨来看看下面这篇干货。

　　1、质谱开机

　　打开质谱前面左下角的电源开关，这时可以听到质谱里面溶剂切换阀切换的声音，同时机械泵开始工作，仪器开始自检。等待大约两分钟，听到第二声溶剂阀切换的声音(表明质谱自检完成)后，表示仪器自检完成，可以联机。

　　质谱一接通电源，前级真空规就开始工作，监视前级真空值，但只有当Turbo1和Turbo2涡轮泵的转速都大于95%之后，四级杆的高真空规才会开始工作，正常读取真空值。

　　2、仪器模块的不同的颜色代表了仪器的不同状态

　　绿色：Ready，表示仪器准备就绪，可以随时进行样品分析

　　蓝色：表示仪器正在运行样品

　　粉色：表示仪器处于等待运行的状态

　　黄色：Not Ready，表示仪器的状态还没有准备好或者仪器条件还没有达到设定值

　　灰色：表示仪器处于Standby 或Shut Down状态

　　红色：表示仪器出错

　　3、Logbook记录本

　　当仪器出现故障的时候，应点击仪器事件记录本的快捷按钮查看具体的错误信息。

　　4、二元泵

　　Purge&Prime

　　一般来说，Purge用于日常的流动相排气泡，在更换流动相或者每天刚开机时使用，Prime用于比较剧烈的冲洗，如果系统中有明显的气泡，在做Purge无法除去时建议使用，流动相干涸的时候直接使用Prime灌注。如果排气不彻底，泵头内残留有微小的气泡，则会导致压力不稳定，如果Prime和Purge都不能使压力稳定下来，使用甲醇或异丙醇冲洗系统，水有时因为表面张力大，比较难以操作。

　　Seal wash

　　其功能是在使用缓冲盐溶液的时候，冲洗柱塞杆外部，延长柱塞杆的寿命。一般设置成间隙性工作，比如每5min冲洗0.2分钟，Single wash一般用于排空柱塞清洗管路中的气泡，或者更换柱塞清洗溶剂的时候。柱塞清洗使用10%的异丙醇水溶液，只要安装了柱塞清洗装置，就应该使用，否则可能损伤柱塞杆，降低其使用寿命。

　　5、柱温箱

　　柱温箱的设定温度低于室温时不建议开启漏液检测功能。

　　6、自动进样器

　　取样位置可以调整进样针的插入位置，默认为零，使用标准样品瓶时针尖距离瓶底得距离约为5mm，当样品量比较多并且担心有沉淀的时候，可以选择把针的位置抬高(多比默认位置抬高5mm)。

　　当样品量很少时，也可以考虑把进样针的位置降低(多比默认位置降低10mm)，如果设置降低针的位置，应注意每个自动进样器可以降低的数值不一样，防止进样针降得过低扎坏样品瓶，损坏进样针和自动进样器。

　　另外一个选择就是使用自动平底检测功能，如果使用此功能的话，请把样品放在两个样品盘上，而不要放在右侧1-10的位置，并且注意自动瓶底检测功能不能和取样位置调整同时使用。另外，在使用内插管的时候，不要使用Bottom Sensing的功能。

　　7、方法建立

　　不建议使用已有方法直接选择“另存为”来创建方法，通过缺省的方法模板来创建新方法比较好。

　　8、方法编辑界面Sample设置参数解读

　　Sample position

　　单针进样时的瓶位，如果设置为“-1”，则不启动自动进样系统，只走旁路bypass。此时可以检查自动进样系统是否存在污染。

　　在默认的操作条件下，除了在进样的过程中，自动进样器都是在Main Pass的流路，这样的流路设计是进样针和针座的内表面一直都在被流动相连续冲洗，减小了样品的残留和交叉污染。

　　wait time for ready

　　等待ready的时间，若时间到还未ready，则仪器stop，一般默认10min，如果缩短时间，吸取大进样量样品时时间不足可能导致仪器not ready，终stop

　　Inject volume

　　单针进样时的进样体积，如果设置为“-1”，则默认为方法里面自动进样器参数下的进样量，若为一个有实际意义的值，则实际进样量就是该数值，方法里面的进样量被忽略。如果设置为“0”，则启动进样系统，但不进样；

　　运行序列时，该体积不起作用，以序列表中的进样体积或sampler自动进样器体积(序列表中未编辑进样体积时)为准。

　　9、方法编辑界面MS QQQ 设置参数解读

　　Time Filtering时间过滤

　　一种色谱图的平滑处理选项，如果不选择，则对色谱图不会进行任何平滑，如果使用此选项，那Peak Width的设置大值为样品的窄色谱峰的半峰宽，超出就会出现数据采集丢峰的情况，使用此复选框的时候，软件自动每11个数据点进行一次高斯平滑。

　　Time segments ：EMV电子倍增管电压

　　Delta EMV(+)、Delta EMV(-)分别为正、负离子模式下，在调谐的EMV的基础上增加的电压数值。在一定范围内，增加Delta EMV可以提高灵敏度和信噪比，在满足检测灵敏度的前提下，Delta EMV的数值越小越好，越小越有利于延长电子倍增管的寿命，一般可加压200-400V左右，但MS2 SCAN 模式下一般不加EMV电压，所有离子增益劳损大。

　　调谐的EMV电压初始值大约1100V,EMV电压的损耗前期升压较慢，1-2年左右可升至1500-1600V左右，之后会损耗较快，压力升至2300V时应更换电子倍增管，一般寿命为3年。

　　Acquisition Scan segments 采集方法扫描段参数

　　Fragmentor碎裂电压，施加到毛细管出口端的电压，类似于premier的cone电压，可提高溶剂化离子的动能，使之在较高的压力环境下能够发生诱导碰撞解离。在温和的条件下，溶剂簇离子可以被打掉从而完成去溶剂过程，如果动能继续增加，就会产生碎片离子。通常分子量越大，值越高，如果有氢键存在也会增大碎裂电压。碎裂电压是默认380V，不必手动调节，但在Manual tune界面可以更改。

　　Source源参数

　　sheath gas temp鞘气温度：如果设备遭遇突然停气，因为气路的突然中断，鞘气高温可能烧坏加热组件(陶瓷材质，骤冷易碎)。损坏时实时温度显示509(传感器松动或损坏也可能导致)。Jet Stream在ON的状态下切忌直接打开离子源，设置为Standby后，也务必等鞘气温度下降到125度后，才能打开离子源，否则很容易烧坏鞘气的加热组件。

　　Capillary加在毛细管入口端的电压，仪器运行状态下可调的source参数。正离子模式电压范围2000-5500V，负离子模式一般2000-4000V，根据化合物极性及利于电离的原则可适当调高或调低，半圆柱体形电极和毛细管之间的电位差是恒定的500V(正离子模式，前者电压高，负离子模式，后者电压高)，若Capillary电压过高，导致半圆柱体形电极电压过高，易产生放电破坏化合物、损坏喷雾针尖。

　　Nozzle voltage喷嘴电压，主要作用稳定电场，对负离子影响较大。正离子模式一般设置为0，弱极性、不易电离的化合物可适当加压；负离子模式电压一般设置范围500-2000V

　　Diagnostics参数

　　Turbo1 power 116.747w speed >97%(<97%, >四级杆温度不是100度时，离子源温度可能出现不加热现象)

　　Turbo2 power 21.773w speed >97%

　　观察仪器真空状态时的两个重要参数。

　　10、Actuals实时监控关键参数

　　chamber current腔电流

　　0.16μA standby

　　0.35μA on 有流动相进质谱(to MS)

　　0.16μA on 无流动相进质谱(to waste)

　　rough pump 粗真空

　　真空度过高，即小于1torr时，可能是毛细管堵了，六孔毛细管具有方向性，black部分朝外。

　　毛细管超声清洗的时候温度控制在50-60度。

　　Capillary current 毛细管电流

　　MS on 高电流 9998nA

　　MS standby 电流很小，几十nA

　　11、调谐

　　包括自动调谐Autotune、检验调谐Checktune、手动调谐Manual Tune三种。自动调谐是一个自动过程，在整个质量范围调节三级四级杆的各种参数，使其获得更好的性能，一般需要30-40min时间；检验调谐并不改变质谱的参数，而是调用当前调谐文件的参数来采集数据，评价和确认仪器是否有偏移,它提供了一个不执行完整的Autotune而快速确定调谐文件是否适合的方法，一般需要15-20min时间；手动调谐允许手动更改影响质谱性能的各个参数，必须先手动打开调谐液Calibrant On。在进行自动调谐时，也可以先切换到手动调谐界面，打开调谐液，待质谱达到Ready后再切换到自动调谐界面开始自动调谐。

　　“start from factory default”选项大部分情况不必选择，如不选择此项，调谐参数的优化从上次的调谐结果开始，如果选择此项，则自动调谐会从工厂默认的参数开始，一般情况下不必选择。

　　四级杆仪器一般非常的稳定，不需要经常进行调谐，自动调谐周期一般2-3个月即可，或者checktune不能通过时进行(如果超出范围不大，还可使用手动调谐部分的Adjust Gain&Offset功能校正，节省时间)。

　　调谐液放冰箱冷藏可保存2年。调谐结束后，调谐液会自动关闭，调谐文件自动保存为atunes.Tune.xml.。一定要等弹出调谐报告后再点击OK按钮。同时，每次调谐还会自动生成一个备份的调谐文件。缺省的调谐文件为atunes.Tune.xml.，如果没有必要，不要改动。

　　12、更换液氮时的注意事项

　　如果有备用液氮罐，将仪器切换到Standby，待鞘气温度降到125度后，立即实施更换。

　　如果不能马上更换，没有备用液氮罐，需把质谱Vent后关掉电源，待液氮准备好后再重新开机，防止由于没有氮气的保护而造成环境空气直接大量抽入质谱内部污染质谱，并可能损坏质谱。

　　13、氮气发生器的维护

　　氮气发生器务必进行周期性的维护，主要包括冷凝水的排放及定期更换气体过滤装置。由于氮气发生器以环境空气作为气体来源，所以其它过滤装置必须定期更换，否则过滤装置失效后，会把环境空气中的有机污染物通过干燥气和雾化器进入质谱，严重影响仪器性能，降低灵敏度和重现性。使用氮气发生器的用户，强烈建议每半年到一年更换干燥气的气体净化管。

　　14、机械泵的维护

　　每半年或当机械泵内的油颜色比较深时，就需要更换新的泵油。当油液偏低时，需适当添加新油。更换泵油时，首先放空仪器，关闭电源，拔掉电源线，把泵放置到一个较高的位置，先拧开加油盖，然后拧开排废油塞，用一个合适的容器接受排出的废油，待废油排光后，添加适量的泵油，至油位接近上限位置，但是不可超过，否则仪器操作时可能会有多余的泵油从废气管喷出。检查废液桶：每月检查质谱废液桶，当废液桶内液体比较多时，及时把多余的溶液倒掉。

　　15、仪器关机

　　点击MS QQQ图标，选择vent，出现提示确认放空，在diagnostics界面观察涡轮泵转速的下降情况。待10min左右放空结束(仪器上的vent valve阀拧松可加快真空排泄)，关闭软件。然后关闭质谱及LC各模块的电源，关闭电脑。如果使用液氮罐，同时关闭增压阀，如果使用氮气发生器，关闭氮气发生器。

　　注意：建议不要关闭碰撞气用的高纯氮的减压阀，仪器关机后，并不会消耗高纯氮，但是，这样可以使整个管路保持正压，有效保护高纯氮的捕集阱不被环境空气污染。

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