主题：【梦想剧场之三】如果我是老板，质谱采购交流我会这样干！

引用论坛某位板油的进行肤浅解读：

首先必须声明，扫描速度不是非常重要的一个指标。因为实际获得一种谱图，我们考虑的是duty cycle的时间，也就是采集一张谱图需要多少时间。所以，

考察仪器“快”、“慢”的主要衡量标准，应该是duty cycle时间，而不是扫描速度。
扫描速度，指的是：把规定m/z范围内的离子一个一个“扫描”出质量分析器的能力，表示为：amu/sec。这仅仅指从分析器出来的一段时间，质量分析器不同、工作模式不同，差别就很大。

一、四极杆：
duty cycle时间＝扫描时间＋扫描之间的间隔时间
对于全扫描，比如 扫描m/z 50～550 amu，扫描速度1000 amu/sec，可知道扫描时间为：
500/1000＝0.5秒＝500 毫秒，间隔时间为几个毫秒，所以，大约每秒可以采集2张全扫描谱图
对于SIM，比如扫描 m/z 499.5～500.5 amu，扫描速度1000 amu/sec，可知道扫描时间为：
1/1000=0.001秒。间隔时间就比较重要了，为几个毫秒，所以，用SIM，每秒可采集几百张谱图

二、三重四极杆
三重四极杆的扫描速度和谱图采集速率
前面，介绍过离子阱的扫描速度和谱图采集速率的比较http://bbs.antpedia.com/viewthread.php?tid=267&extra=page%3D1。这里，介绍一下三重四极杆的。

（1）在定量MRM时：
        每个数据点的数据采集时间（t总）＝一个MRM的时间（t1）＋MRM通道的切换时间（t2）。
        t总＝t1＋t2
        在MRM定量试验条件下，一般取质量扫描范围为0.7 amu，扫描速度＝0.7/t1

注：t2一般为10ms，最快的t2，大概为5ms（我们这里取10ms，即0.01秒）

我们把问题推到极限情况下，也就是超快速液相情况下。

假设：色谱峰宽（样品峰宽）按照1秒算（极限条件），每一个峰要采到3个MRM通道，每个MRM通道采20个点，共计在1秒钟内做60个MRM

t总≤0.017秒（1秒/60＝0.017秒）
t1＝t总－t2≤ 0.017－0.01≤ 0.007 秒

这时，要求串联四极杆的扫描速度为：v≥0.7/0.007＝100 amu/sec

（2）在定性全扫描时：
从50 amu扫到1000 amu，扫描质量范围为950 amu

如果扫描速度是1000 amu/sec，1秒钟可以采集1000/950＝1.05张全扫描谱图
如果扫描速度是5000 amu/sec，1秒钟可以采集5000/950＝5.26张全扫谱谱图

所以，我们的结论是：

（1）三重四极杆真的很适合做定量
（2）在定量时，三重四极杆的扫描速度即使设置在100 amu/sec，也能满足超快速液相的采集速度要求
（3）三重四极杆真的很不适合作全扫描（不仅采集速度慢，灵敏度其实也不好）
（4）三重四极杆在定性全扫描时，即时扫描速度采集到5000 amu/sec，还是不能满足超快速液相的要求。其实，在做5000 amu/sec扫描时，灵敏度、分辨率、谱图质量都很差了。估计大家谁用三重四极杆，都不会让它工作在5000 amu/sec的扫描速度下。

三、离子阱
中国人比较理解四极杆质谱，空间的嘛，离子从哪里产生，从哪里进，从哪出，一看就明白。
所以，常常推而论之，对于离子阱质谱，大家常常用四极杆的一些评价标准衡量。比如，我们这里说的扫描速度。

这里，要谈的一个问题就是：离子阱采集谱图的快慢，不由扫描速度决定。
离子阱的一个scan cycle的时间（即我们通常理解的获得一张质谱图的时间，在离子流色谱图上，即意味着采集一个点的时间），是由以下几点因素决定的。

1）AGC 预扫描时间（大约为几十个毫秒，在Thermo的离子阱中，使用AGC技术，主要为了自动地预估阱内离子数多少，控制离子进入阱的那个“门”的大小，从而防止离子在离子阱中过载，因为过载后会引起空间电荷效应，带来谱图和线性的扭曲）。
在Bruker和Agilent的离子阱中，使用ICC技术，是直接在离子注入离子阱的时候，一边注入，一边通过内插算法调节离子门大小，所以没有这个时间。
2）离子“注入”的时间（Inject time，这个时间是最长的，因此是速率决定步骤）
3）母离子分离和做MSn所需要的母离子激发的时间。
4）把子离子依次扫描出离子阱的时间（这个时间由扫描速度决定，我们平时说的扫描速度在这里体现，即把离子从质量分析器逐出的速度）

完成一次scan cycle的真实情况见下图示意。




注：T＝Thermo；Ag＝Agilent；Br＝Bruker
AB的线性阱，具体参数不了解，但应该注入时间也大大减小。

通过以上分析，我们可以得知：不管是什么样的离子阱，只要速率决定步骤（即离子“注入”的时间）没有得到很大提高，扫描速度快慢与否，跟实际采集一个峰的点数关系并不大。这就好比开车从家到单位，从家到上高速前要堵40分钟，上了高速跑5分钟，下来再堵10分钟到单位。在高速上，即使开车速度提高1倍，对于整个行程时间的贡献也很小。瓶颈在从家到单位啊。

新型仪器二维线性阱之所以好，是因为“注入”时间Injection time，即决定速率的步骤，比所有的三维离子阱快很多，所以整个Scan Cycle的时间<200ms，跨越一个10 sec的色谱峰，可完成 > 50次的扫描。

TOF是最快的质量分析器，如果只求快，不要求分辨率，可以快到每秒采集几万张全扫描谱图。

如果还要求高分辨率，可以每秒采集1～20张全扫描谱图

就我看来，大家谈到TOF，是比较注重用正确的duty cycle时间来表达仪器快、慢的，这是对的。

其它在讨论四极杆、离子阱时都不注重

谈到四极杆，对定性倒还无所谓，因为转换时间一般都在几个毫秒量级，比如这两年，仪器公司已经把转换时间从20个毫秒，提高到1毫秒的水平。

但对定量，用duty cycle表示，要科学得多，因为在定量时，分析器的扫描速度用的时间已经不是决定duty cycle的时间，MRM通道间的转换时间，已经变成了决定时间。

比如：在MRM单位分辨下（即扫描质量范围为1 amu），扫描速度是1000 amu/sec，扫描时间是1/1000＝1 毫秒，如果MRM通道转换时间是20毫秒，那么每秒可采集的谱图数是：1000/21=47.6张；

如果MRM通道转换时间是1毫秒，那么每秒可采集的谱图数是：1000/2＝500张
将会有数量级的巨大提升。

再比如谈到离子阱，上面引用的讲得明白，离子阱duty cycle时间，扫描速度关系很小，主要是注入离子、稳定到阱中的时间。

对离子阱，谈扫描速度有多大，没有啥意思；倒是谈谈把扫描速度降低，分辨率能到达多高有意思。因为在离子阱里，扫描速度一放慢，分辨率就可以大幅提高，甚至可以分辨0.05 amu的质量；

离子阱所谓27,000 amu/sec（或60,000 amu/sec）的扫描速度，不仅对duty cycle 没什么贡献，而且没有人会这么做，因为这时的分辨率差到了3～5个 amu。

灵敏度是用信噪比来表示的，S/N，信噪比的计算又有峰-峰比和RMS之分（RMS计算的信噪比一般要比峰-峰比计算的高5～10倍）
RMS是在待测峰周围，找一段质量范围，然后做均方根平均，作为噪音高度（强度）。再拿待测峰的高度除以平均高度，即为RMS。
我自己想来，仪器厂家一般都倾向于用RMS来表示，因为验收时各家实验室的气体、水、溶剂都不是很确定，所以，用RMS更合理些，可以尽可能地平均掉（消除掉）这种差别。
而峰-峰比，是寻找待测峰周围一个最高的噪音峰，拿待测峰的高度去比上最强的那个噪音峰。可能药物残留检测时要求如何判定时会用到（o(∩_∩)o...，因为这是法规判定啊，要排除掉任何一种假象）。仪器验收时，不会做这事，因为即使做，也是一针好一针坏，每个实验室的结果都不一样。
质谱的一大特色，就是它是一个质量检测器，峰面积跟质量成正比（记得好像UV紫外是浓度型检测器）。也就是说，我拿1 pg/uL，进样10 uL；跟拿5 pg/uL，进样2 uL相比，如果其它条件都一样，峰面积应该是一样的。
我个人的感觉，从实验人员来说，稀释样品可能比较容易，很容易比较准确；而进样器的定量环一般为20 uL，所以进样10 uL，一定比进样2 uL来得准确一些。

关于扫描功能
个人觉得，扫描功能是跟各个分析器原理有关的，就不用一一解释了，有些也是厂家新造出来的词儿。

看扫描功能时，主要是：
（1）如果是同一类型仪器，可以几家不同的厂家比，看差别；看这个差别是不是真正的差别（还是只是各个厂家的叫法不同）。
看看这个差别对自己现在和将来的工作是不是有用？有用就再看看，没用就可以忽略不计。

（2）有些指标是相互冲突的，不同的分析器适用的工作范围也是不同的。
只是就目前趋势来讲，据说国际上正在流行一种同时满足几项高指标，一次实验多做几种扫描的观点，比如：一次实验同时定性定量，在高速度时还可以高分辨等等。

个人想过了很多遍，质谱区别于其它谱的特点是：
可以和色谱很好联用，红外、核磁不行吧？
可以获得丰富的信息量，紫外不行吧？
是分子水平上的测定，而不是仅仅测定物质的表面，显微镜不行吧？
至于灵敏度、分辨率、测量范围（m/z范围）等，都是其它谱学也关心的东西。
跟色谱联用是为了什么呢？——我需要重申一遍
色谱是分析工作的基础。
我们要分析任何东西，都得打破平衡，把东西取出来，然后把它分出来，这就是色谱。
分出来以后，我们才能用各种谱去检测。
估计每个红外专家、核磁专家，都在梦想着把色谱跟红外、核磁很好地联用，但目前做不到。而做到了液相和质谱很好联用的专家们，就获得了Nobel奖（指发明了ESI）。
质谱的信息量是巨大的，这是很多分析手段都不能比的，后面的就不多讲了。
所以，回到主题，判断扫描功能有没有用。就是看它是不是让我们跟色谱联用时，工作的效率提高了？比如以前两次甚至三次实验做的事，现在一次实验就搞定。

有机质谱的分辨率
•分辨率是指分开两个峰的能力，刚刚分开（一般称为单位质量分辨）两峰之间的质量距离是DM，分辨率英文的原义是Resolution，常用简写R表示，计算公式：

R＝M/DM，

M可理解为为两个刚刚分开的峰的平均质量，DM为两峰之间的距离。

一、磁质谱的分辨率
最严格的定义是磁质谱的定义，要求相邻两峰10％峰谷分开才算真正分开（这时称为磁质谱的单位质量分辨），分辨率R＝M/DM。
磁质谱认为10％分开，才能称为单位质量分辨

磁质谱中，R是不随质量（m/z）变化的，所以，磁质谱表示分辨率都用R，常常可以见到R＝10,000的说法。
但我们测定300 amu和1000 amu，由于R不变，DM就一定是变化的，质量M越大，DM越大。

举个例子，磁质谱若分辨率为5000，即眼睛看到的现象可能是，500和500.1可以分开，即两峰质量差到0.1 amu还可以分辨；但在5000处，5000和5001才刚刚分开，两峰质量差到1 amu才可以分开。
这也就说明，磁质谱在测定小分子时比较有优势。实际上，磁质谱大部分用于GC/MS，比如二恶英、兴奋剂。

二、有机质谱的分辨率
今天我们讨论的有机质谱（比如四极杆质谱），都是要求50％峰谷刚刚分开就算分开（这时称为有机质谱的单位质量分辨），这个定义没有磁质谱严格。
有机质谱分到50％，就算为单位质量分辨（分开了）
同时，这个分辨率R随质量变化，而DM不变，即M越小，R越大。所以有机质谱并不用R来表示分辨率，而用DM表示。

三、有机质谱分辨率进一步简化表示：
最后，因为实际工作中很难找到恰好在50％峰谷分开的峰，所以又简化为用单峰法表示，即测定一个峰半峰高处的全峰宽Full width half Maximum（简写为FWHM），FWHM应近似等于DM。所以，我们又常常看到有机质谱用FWHM来表示，比如FWHM＝0.25    比如，我们看到的两个峰在半峰高处分开，这时是单位质量分辨，这时的FWHM=0.5

四、R＝nM的表示方法

由于采用原始定义，即R＝M/DM，DM 不变，M在变，所以R在变，为使得还可以用R表示，所以又简化为用FWHM的倒数表示R，R=1/DM。若采用单峰法，则认为R＝1/FWHM。这个值也不变化。

五、通常我们看到的几种单位质量分辨表示法

我们一般称FWHM＝0.5为单位质量分辨率；定义宽松一点时，认为FWHM=0.7即单位分辨率；严格一些时，说FWHM＝0.4为单位分辨率。反正，不管是0.7、0.5、0.4，一般都认为是指单位质量分辨率。换算下来，R＝2M或R＝2.5M也都指单位质量分辨率。这些都是我们常见的分辨率的表示方法。

分开的意思，结婚是未分开，离婚是超级分开，分辨率是结婚前大家即若即离状态奇佳，定义为分辨率。否则是0或无限。。。。