主题:【讨论】为什么四极杆和离子阱质谱做1000以上的质荷比时会偏大

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dr-xu-njcpu
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原文由 baihezll 发表:
我用的都是四极杆,实验中碰到1000以上的样品少,不过也有两个,但结果还都很好。离子阱存在频移这个可以理解,一般介绍离子阱的时候都会提到这个问题,这可以说是离子阱的一个瓶颈。“随着阱内离子数目的增加,空间电荷效应(离子-离子排斥)就会引发频率位移(频移),幸运的是可以通过控制外部ESI源(原来的离子阱,配备EI源的话一般都是内源,这样所有产生的离子都可以在阱内捕获,所以离子利用率高)生成的离子引入阱内的离子数目,也可以通过离子引出过程除去阱内多余的离子,从而改善离子阱的性能”

但是四极杆质量分析器相当于一个质量过滤器,不存在离子存储过程,相对而言离子和离子之间的相互排斥到底有多大的影响,是不是也能看到明显的频移?我认为这种影响很小,甚至可以忽略,之所以这样认为另一个原因就是看了很多资料书籍,都没有看到有提四极杆的频移现象,一般四极杆的主要问题就是离子利用率低,这也是它全扫灵敏度低的原因。

但是由于本人关于电、磁的知识只局限于高中那么一点,而且已经忘的差不多了,呵呵,所以在理解上有可能不彻底。所以有兴趣和想法的朋友继续讨论啊……




其实我也与一些做四极杆质谱的人有过交流,我也听别人说过,其实四极杆质谱的检测范围一般也就在1000多一点,我用的是Agilent Trap SL 质谱, 测量范围是50-2200,比一般的四极杆质谱的范围略大, 而且用标准调谐液校正扫描时,其表示的质荷比可以达到小于0.1的偏差.但具体做化合物检测时,往往会有较大偏差,有近1.0偏差。而且我的附件里有一个化合物的结构式,这个化合物分子量达到1500,但做出来比较准确。而我曾做过的大约1000分子量的化合物如果分子呈松散的长链状的话,则其质荷比就会比一般同分子量化合物的偏差大。

关于控制阱内离子容量的作用问题,我在上面的回贴中已作了简单的解答,不知楼上这位是否看懂了我的意思。

现在的问题是人们对四极杆质谱在这方面的局限性很少有阐述。

其实四极杆质谱与离子了阱质谱的最大的共同点就是在于它们都是通过 RF 电压来完成质荷比检测。我之所以在这里把这个问题提出来,就是希望广大做质谱的朋友们通过讨论交流来增强对仪器的理解。

而且问题的关键在于这方面的教科书几乎是空白,即使有的话也只是简单的相互抄袭了简单的概念。
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原文由 baihezll 发表:

但是四极杆质量分析器相当于一个质量过滤器,不存在离子存储过程,相对而言离子和离子之间的相互排斥到底有多大的影响,是不是也能看到明显的频移?我认为这种影响很小,甚至可以忽略,之所以这样认为另一个原因就是看了很多资料书籍,都没有看到有提四极杆的频移现象,一般四极杆的主要问题就是离子利用率低,这也是它全扫灵敏度低的原因。

quote]

其实四极杆质谱的扫描灵敏度比普通的离子阱质谱的响应值灵敏度高,而不是低,这个问题做质谱的人应该讲是比较清楚的,是没有疑问的,所以用四极杆质谱做定量分析;用普通离子阱做定性分析。

当然如果用高端的“大阱”离子阱质谱,如Agilent Trap XCT 其阱的容量是其它“小阱”离子阱质谱的10倍,故而其灵敏度是比较设高的。

至于离子利用率问题,我想由于在离子阱质谱中要经过复杂的减小离子动能的“cool”过程及振荡检测过程,其离子从形成到检测的时间比四极杆质谱长得多,帮而其响应灵敏度及数值偏差(RSD)明显高于四极杆质谱。
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“其实四极杆质谱的检测范围一般也就在1000多一点”
现在商品仪器一般能到3000。

“关于控制阱内离子容量的作用问题,我在上面的回贴中已作了简单的解答,不知楼上这位是否看懂了我的意思”。
离子阱的我本来就明白,我主要想讨论的也是四极杆的问题。

“其实四极杆质谱与离子了阱质谱的最大的共同点就是在于它们都是通过 RF 电压来完成质荷比检测。我之所以在这里把这个问题提出来,就是希望广大做质谱的朋友们通过讨论交流来增强对仪器的理解。”
我参加讨论也是为了弄明白一些问题啊,离子阱和四极杆的原理相似:它们的电场都属于四极场,但是工作模式是不同的。

“而且问题的关键在于这方面的教科书几乎是空白,即使有的话也只是简单的相互抄袭了简单的概念”
所以我现在在找英文的看,至今没有看到过四极杆质量偏差的讨论。
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“其实四极杆质谱的扫描灵敏度比普通的离子阱质谱的响应值灵敏度高,而不是低,这个问题做质谱的人应该讲是比较清楚的,是没有疑问的,所以用四极杆质谱做定量分析;用普通离子阱做定性分析。”
注意,我说的是全扫灵敏度,四极杆善于定量是因为采用SIM或RMR形式,而且扫描速度快,所以比离子阱好。但是全扫的时候,由于四极杆离子利用率低,灵敏度是没有离子阱好的。

三维离子阱和三重四极杆定性和定量的比较:http://www.antpedia.com/?uid-12-action-viewspace-itemid-1445,具体可以看看这个资料, 我认为讲的不错。


三维离子阱和三重四极杆定性和定量的比较(转自一博客)

另外,我手头有一个资料,虽然列举的仪器型号都是比较老的(比如97~2000年的仪器),但是原理讲的比较明白。见附件,因为是英文的,我稍微作一下注释:
(1)在定性时,扫描一段质量100~500 m/z,考虑一个5秒的色谱峰。
对于三维离子阱,离子储存(从100~500 m/z)到放出耗时1秒,可以获得5张谱图。对于绝大部分三维离子阱来说,储存离子的时间大概为750 ms,扫描出离子阱然后检测的时间为250 ms。
而对于三重四极杆,扫描400个质量数,如果1秒获得1张谱图,即也获得5张谱图时,每个离子实际被扫描的时间是1000 ms/400=2.5 ms。
750:2.5,可以明显地告诉我们:在扫描一段质量时,离子阱的灵敏度要高于四极杆。
(2)在定量时,假设只扫一个离子。
三重四极杆的离子利用率为100%,而离子阱仍然为75%。这时,100:75,三重四极杆的灵敏度要高于离子阱。
另外,三重四极杆可以把采集谱图的时间降到0.1秒,而离子阱还得是1秒,所以,速度上,离子阱比三重四极杆要慢很多。这样,对于这个5秒的色谱峰来说,三重四极杆采集到了50个点,离子阱只采集到了5个点,重复性、准确度就可想而知了。
最后强调的是,关于上述比较,都是建立在其它条件一样的情况下(比如离子源的离子化效率、离子传输效率都一样)。
QuadTrapQuan


注:谢谢你的共享资料!以后有看到好的资料还是直接引用到这里来吧,以免以后时间长了其他地方的网页失效或是更新后造成无法访问。


风之彩
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dr-xu-njcpu
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不知楼上的这位仁兄是如何看待离子阱中大阱与小阱的差别的?要知道大阱的离子容量是小阱的十倍。
我想这两者的最大差别就在于信噪比。
lisq
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个人感觉,偏差不至于那么大,无论是空间电荷效应也好,还是离子浓度偏高造成的碰撞也好,还是仪器真空度不高也好,都会对质量上产生一定的误差,其实感觉做校正无非是定一根固定斜率的直线,而这根直线跟实际毕竟存在一定的出入,对于小分子处于直线的下部,偏离就小一些,误差也小,大分子就可能越偏越厉害。另外分子量大于1000后,同位素使得最高峰不是同位素分布中的第一个峰,可能为第一,也可能为第二,而实际测得测有可能第一或第二都可能为最高峰,显示的质量数就会偏大或偏小
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另外分子量大于1000后,同位素使得最高峰不是同位素分布中的第一个峰,可能为第一,也可能为第二,而实际测得测有可能第一或第二都可能为最高峰,显示的质量数就会偏大或偏小

同意,这种情况我也遇到过,分子量比较大(100C以上)或者是多卤化合物,分子离子峰可能不是同位素峰簇中的最强峰。前段时间做了一个样品,是关于多氯蔗糖的,就是这样的情况。
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谢谢把引用的资料直接粘贴过来和提出的建议,当时没有想到这个问题,以后会注意了。
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