质谱法是将样品离子化，变为气态离子混合物，并按质荷比(m/z)分离的分析技术，也是液质联用仪的核心部件。在有机混合物的分析研究中，质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。

一、基本原理

质谱仪的分析原理各不相同，下面主要对四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪和多级串联质谱仪的基本原理进行简单介绍。

(一) 四极杆质谱仪

四极杆质谱仪由两组对称的电极组成。电极上加有直流电压和射频电压[±(U+Vcos ω t)]。相对的两个电极电压相同，相邻的两个电极上电压大小相等，极性相反。带电粒子射入高频电场中，在场半径限定的空间内振荡。在一定的电压和频率下，只有一种质荷比的离子可以通过四极杆达到检测器，其余离子则因振幅不断增大，撞在电极上而被“过滤”掉。利用电压或频率扫描，可以检测不同质荷比的离子。其优点是扫描速度快、比磁式质谱价格便宜、体积小、常作为台式进入常规实验室，缺点是质量范围及分辨率有限

(二) 飞行时间质谱仪

飞行时间质谱仪(TOF)利用相同能量的带电粒子，由于质量的差异而具有不同速度的原理，不同质量的离子以不同时间通过相同的漂移距离到达接收器。其优点为扫描速度快、灵敏度高、不受质量范围限制以及吉构简单、造价低廉等，缺点是定量较差。

(三) 离子阱质谱仪

离子阱质谱仪(TRAP)由一个环形电极和上下两个端盖电极组成，加上前端的离子源入射和检测器。离子阱能够储存(捕获)离子，根据马修方程，当离子在r径向和z轴向两个方向都稳定时，离子就能够被离子阱稳定地捕获。当扫描射频电压时，每个离子的q逐渐由小变大，直到离子脱离稳定区，跑出离子阱，即可被检测。其最大的优点是可以进行时间串联，从而进行MS/MS分析。即可以选择一个母离子保留在离子阱里，给予一定能量打碎，获得它的二级质谱，然后这些二级碎片离子继续保存在离子阱里，有选择性的打碎特定的二级离子，得到它的三级碎片，依此类推得到多级离子。其缺点是线性范围较窄，不适合作定量分析。

(四) 多级串联质谱仪

多级串联质谱仪(MS/MS)可分为两类，第一类仪器利用质谱在空间中的顺序，是由两台质谱仪串联组装而成，如四极+TOF，三重四极杆，TOF+TOF、TRAP+四极等；第二类利用了一个质谱仪时间顺序上的离子储存能力，由具有存储离子的分析器组成，如离子回旋共振仪(ICR)和离子阱质谱仪。

样品分析时，选择一定质量的离子作为母体离子，进入碰撞室，室内充有靶反应气体(碰撞气体：N1、He、Ar、Xe、CH4等)，发生离子-分子碰撞反应，从而产生“子离子”，再经MS2的分析器及检测器得到子离子质谱。一般称为CID谱，或者称为MS/MS谱。

二、仪器组成

其基本结构主要包括进样系统、离子源、质量分析器、检测接收器、数据及供电系统和真空系统等(图10-5)。

(一) 进样系统

进样方式的选择取决于样品的性质、纯度及所采用的离子化方式，样品导入应不影统大致可分为两类，直接进样和色谱联用导入样品。

图10-5 质谱仪的基本组成

1. 直接进样适用于单组分、挥发性较低的固体或液体样品分析。用直接进样杆尖端装上少许样品经减压后送入离子源，快速加热使之气化并被离子源离子化。若是气体试样或低沸点液体试样，则常采用储罐进样方式

2. 色谱联用导入试样适用于多组分混合物样品分析：利用与质谱仪联机的气相色谱仪或高效液相色谱仪将混合物分离后，通过联机的接口进入质谱仪的离子源，依次进行各组分的质谱分析。

(二) 离子源

离子源使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并对离子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同，常用的有EI、CI、FD、FAB、APPI、ESI、APCI、MALDI等离子源。

(三) 质量分析器

质量分析器是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分，离子通过分析器后，按不同质荷比(m/z)分开，将相同的m/z离子聚焦在一起，组成质谱。

(四) 检测接收器

接收离子束流的装置，主要包括光电倍增管和微通道板。

(五) 数据及供电系统

放大接收的电信号、处理并给出分析结果及控制质谱仪各部分工作。

(六) 真空系统

由机械真空泵(前极低真空泵)，扩散泵或分子泵(高真空泵)组成真空机组，提供离子源和分析器部分的真空。因为只有在足够高的真空下，离子才能从离子源到达接收器，若真空度不够则灵敏度低。

文章来源：《实用中药药品检验检测技术指南》

版权与免责声明：转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起两周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。