三重四级杆质谱(Triple Quadrupole Mass Spectrometry, 或称为 Triple Quad MS)是一种高性能的质谱技术,广泛应用于需要高灵敏度和选择性的定量分析领域。三重四级杆质谱仪由三个连续的四级杆质量分析器组成,每个四级杆执行不同的功能,从而实现高选择性的多级质谱分析。
### 基本组成部分
1. **第一级四级杆(Q1)**:
- 第一级四级杆作为质量过滤器,用于选择特定的前体离子(precursor ions)。只有选定的前体离子才能通过这一级,进入后续的分析器。
2. **第二级四级杆(Q2)**:
- 第二级四级杆通常作为一个碰撞室(collision cell),其中填充有一定压力的惰性气体(通常是氩气)。在这里,前体离子与惰性气体发生碰撞,导致前体离子发生碎裂,形成多个碎片离子。这一过程被称为碰撞诱导解离(CID, Collision-Induced Dissociation)。
3. **第三级四级杆(Q3)**:
- 第三级四级杆作为第二个质量分析器,用于分离和检测从第二级四级杆中产生的碎片离子。通过调整Q3的扫描模式,可以选择性地检测特定的子离子(product ions)。
### 工作原理
1. **样品引入与电离**:
- 样品首先通过进样系统(如电喷雾电离ESI或大气压化学电离APCI)被电离成带电的离子。
2. **前体离子选择**:
- 电离后的离子进入第一级四级杆(Q1),在这里,只允许特定质量数的前体离子通过。
3. **碰撞诱导解离(CID)**:
- 选定的前体离子进入第二级四级杆(Q2),在该区域内与惰性气体碰撞,导致前体离子碎裂成一系列具有特征性的碎片离子。
4. **子离子检测**:
- 碎片离子继续进入第三级四级杆(Q3),在这里,根据需要检测的子离子质量数进行选择,并最终被检测器记录下来。
### 分析模式
三重四级杆质谱仪支持多种分析模式,以满足不同的分析需求:
- **选择反应监测(SRM, Selected Reaction Monitoring)**:也称为多反应监测(MRM, Multiple Reaction Monitoring),是最常用的定量模式。在这种模式下,Q1选择特定的前体离子,Q2进行CID碎裂,Q3检测特定的子离子。
- **多通道反应监测(MRM, Multiple Reaction Monitoring)**:与SRM类似,但可以同时监测多个前体离子及其对应的子离子组合。
- **产物离子扫描(Product Ion Scan)**:Q1选择特定前体离子,Q2进行CID,Q3扫描一定范围内的子离子,用于表征前体离子的碎裂模式。
- **前体离子扫描(Precursor Ion Scan)**:Q1扫描一定范围内的前体离子,Q2进行CID,Q3选择特定的子离子,用于寻找具有相同碎裂模式的化合物。
三重四级杆质谱因其高选择性和灵敏度,特别适合于复杂基质中痕量分析物的定量分析,广泛应用于药物代谢、环境监测、食品安全等多个领域。