四极质谱计论文范文

四级杆质谱仪(Quadrupole Mass Spectrometer)的名字来源于其四级杆质量选择器(Quadrupole Mass Analyzer, QMA)。在四级杆中，四根电极杆分为两两一组，分别在其上施加射频(Radio Frequency, RF)反相交变电压。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(Detector)，或者进入之后的空间进行后续分析。四级杆质谱仪的结构和电路都相对其他质谱仪要简单。成本也相对低廉。四级杆质谱仪被广泛的应用于色谱-质谱(Chromatography-Mass Sepctrometry)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(Tendem Mass Spectrometry, Tendem MS)，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(Time of Flight Mass Spectrometry, ToF-MS)，轨道离子阱质谱(Orbitrap MS)，线性离子阱(Linear Ion Trap)等使用脉冲采样方式的质谱仪。

《中国化学会首届全国质谱分析学术研讨会会议论文集》2014年

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四极离子阱中离子碰撞模型研究

贺木易  郭丹  徐伟

【摘要】：离子阱中运动的离子与中性载气分子碰撞并发生能量交换,导致离子"冷却",即离子运动振幅衰减。此衰减过程的检测与分析对获得样品性质至关重要,如离子质量、离子反应截面积等,基于此原理的检测技术广泛应用于FT-ICR等仪器[1]中。目前,研究离子碰撞机制的理论主要有Langevin碰撞模型[2]、硬球碰撞模型[3]等,均存在一定的局限性。本工作介绍了一种基于四极离子阱的混合碰撞模型,有效结合了Langevin碰撞模型与硬球碰撞模型的理论特点,使此模型能合理准确的描述离子阱中离子衰减过程。研究采用平均法对求解了Langevin碰撞模型、硬球碰撞模型、混合碰撞模型的运动微分方程,获得了三种模型的理论离子衰减轨迹。通过轨迹比较,可获得不同模型对离子衰减过程的影响。为验证混合模型合理性,进行了基于Matlab的离子轨迹仿真实验,并对仿真数据进行了理论曲线拟合。仿真条件如下:频率为]MHz的RF射频电压施加于几何尺寸5×5mm线性离子阱上,真空度1 mTorr,缓冲载气为氦气,样品为血管紧张素II(离子尺寸r0=0.883nm、质荷比m/z=523),离子初始位置距离子阱中心4mm,仿真时间100ms,q值为0.3。初步结果如下:在衰减初期(53ms之前),离子发生的碰撞主要为硬球碰撞,之后的衰减则由Langevin碰撞主导,即处在离子阱不同位置的离子由于具有不同能量而发生不同碰撞,高能量离子易发生硬球碰撞,反之易发生Langevin碰撞。传统模型无法描述此衰减的全过程,而混合模型较为合理的体现了不同模型间的变化,离子轨迹仿真实验验证了这一结论(如图)。分别用Langevin、硬球、混合理论模型对仿真结果进行拟合,R~2分别为0.7447、0.988l、0.9912,即混合模型最好的描述了仿真结果。另一方面,样品离子的性质也会影响其衰减过程,质量数高、半径较大的样品离子由硬球碰撞主导其衰减过程,反之由Langevin碰撞主导。载气种类、温度、真空度、离子阱尺寸等因素亦对离子碰撞模型起不同程度的影响。以上结果表明,混合模型可较为合理的表现单一模型无法描述离子的衰减过程。通过混合模型衰减过程分析,可获得样品的质量及尺寸信息,有助提高离子阱质谱方法的检测效果。

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