电喷雾离子源质谱原理ppt
Electrospray Ionization Mass Spectrometry Jessica Gilman
Courtney Mashburn
17 September 2002
Chemistry 5181
“Many users tend to view ESI as a ‘Black Box,’ because sources of instability, background,
interference, competition, and suppression are not always understood.”
Outline
l Introduction
l Ionization Process
l Introduction of Ions into MS
l Operational Conditions and Parameters
l Solvent and Analyte Characteristics
l Sensitivity and Detection Limits
l Tandem Techniques
l Summary
Introduction
l ESI allows for large, non-volatile molecules to be analyzed directly from the liquid phase
l Used for:
l Mass determination of biomolecules
l Analysis and sequencing of proteins and
oligonucleotides
l Analyzing drugs, pesticides, and carbohydrates
l Long chain fatty acids
Electrospray Ionization Chamber
API-Electrospray occurs at 760 torr
Products = neutrals, ions, and clusters of ions
Ionization Mechanisms
l Coulomb Fission :
l Assumes that the increased
charge density, due to solvent
evaporation, causes large
droplets to divide into smaller
droplets eventually leading to
single ions.
l Ion Evaporation:
l Assumes the increased charge
density that results from solvent
evaporation causes Coulombic
repulsion to overcome the liquid’s
surface tension, resulting in a
release of ions from droplet
surfaces
Charging the Analyte
l Charge Separation
l Gas-phase ions are formed when the droplets from the
Taylor Cone evaporate and
the ions carrying excess
charge are released into the
gas-phase.l Adduct Formation
l Polar molecules that do not have acidic or basic groups
can be charged through
formation of adducts with
various ions.
l Negative ion ESI: form
adducts with Cl-ions
l Positive ion ESI: form
adducts with Na+, Li+, NH
4
+, or other cationic species l Problem: High [salt] causes background interference.
Charging the Analyte, Cont’d
l Gas-Phase Reactions: l Ionized at atmospheric pressure.
l Generally through gas-phase proton transfer.
l Proton goes to species with higher gas-phase
proton affinity
l Analyte must have
higher proton affinity
than the solvent.l Electrochem Redox Rxns: l“The continuous flow of
charge from the metallic
contact to the sample
solution must occur via an
electrochemical reaction at
that contact.”
l Positive ion ESI: oxidation
l Negative ion ESI: reduction
Pneumatically-Assisted ESI
l Must separate ions from neutrals and establish complete desolvation.
l Use a neutral sheath gas
l Aids in droplet formation and desolvation.
l Off-Axis Positioning
l Max amount of
desolvated analyte
l Selects against un-
evaporated droplets
Introducing Ions into the MS
l Use a dry N2“curtain” gas:
l Charged species penetrate the curtain because
they are electrostatically attracted toward the
orifice by an electric field gradient.
l Use a heated metal capillary interface
l Aids in desolvation and declustering of ions from neutrals.
ESI Operating Conditions
l ESI operation depends on the ability to balance many variables simultaneously
l Self-adjusted flow rate of sample
l Self-adjusted voltage between power supply and contact with solution
l Capillary tube parameters:
l Non-conductive: fused silica tubing
l Conductive: metalized glass capillaries
l Inner diameter = flow rate
l Outer diameter = Taylor cone
Instrumental Parameters
l Stable and effective ESI spray conditions:
l Taylor cone has constant shape
l Constant stream of droplets from Taylor cone
l Nebulizing gas and solution flow rates
l Applied voltage, viscosity, and dielectric constant l Distance between spray capillary and counter
electrode
l Methanol or pneumatic assistance is required l High water content means high surface tension
l Higher voltages must be applied
Analyte Characteristics
l Surface-active analytes have a higher response l They follow charge during fissioning process
l ESI response is directly related to:
l Nonpolar surface area
l?G transfer from NP to P solutions
l Reverse-phase HPLC retention time
l Difference between analyte pH and solvent pH
l If low response, change the molecular structure l Derivatitation can make the analyte more easily charged or can increase the surface activity
Surface Activity
l Equimolar amounts and
all other variables equal
l Surface–inactive = Cs+
l Surface–active = DTMA+
l For quantitative work,
calibration curves, etc.
must be employed
l Intensity of peak is not
solely related to conc.
Solution Characteristics
l Variables that must be properly balanced: l Flow rate, applied voltage, conductivity,
liquid surface tension
l Ideal solvent depends on application
l Improves response and will not form clusters
l Positive ion mode: 50% MeOH or Acetonitrile l Negative ion mode: Halogenated Solvents
Typical ESI Spectrum
Positive-Ion Mode
Negative-Ion Mode
Ion Transmission and Sensitivity
l Methods to improve sensitivity:
l Improving ion transfer
through MS
l Improve efficiency of
charging ESI analytes
l The limiting factor in
sensitivity with ESI is
the transfer of ions through the MS.Higher Sensitivity is Better!!!!
Sources of Non-linearity
l Background Interference:
l Chemical noise results from mass analysis of charged species other than the analyte
l Heating droplets helps to drive off solvent and reduces interferences
l Random Noise:
l Ubiquitous throughout MS spectrum
l Possible Sources:
l Ions reach detector without going through mass analysis
l Passage of large, highly-charged clusters impacting the detector, creating a shower of fragments with various m/z ratios
Improving Detection Limits
l To Lower Concentrations:
l Limited to concentrations above 10-8M
l Remove chemical noise if possible
l Selected reaction monitoring
l Increase in sensitivity
l To Higher Concentrations:
l Limited to concentrations lower than 10-5M
l More efficient charging of gas-phase analyte
l More effective evaporation techniques
l When analyte concentration exceeds the excess charge, the ESI response should level off
l Competition for a limited resource –Space and Excess Charge
ESI Coupled with LC or CE
l ESI is not a separation technique per se
l It can be used as a “detector” when coupled with separation techniques
l Separation protocols must be modified
l Ideal LC/CE solvent may match ideal ESI solvent l Volatile buffers composed of weak acids and
bases are used instead of non-volatiles which can cause signal suppression
l Ion-pairing reagents must be eliminated
Summary
l Advantages l High mass samples l Non-volatile molecules l Large mass range (105Da)l Low fragmentation l Determination of m.w.l Cheaper mass analyzers l Direct analysis of liquids l Compatible with various separation techniques l Disadvantages l Limited transfer of ions through MS l Poor sensitivity l Low fragmentation l Sources of instability, interference, background,
competition, and signal
suppression are not well understood.l Black Box!!!!!!References
l Cech, N,Enke C. 2001. Practical implicationsof some recent studies in
electrospray ionization fundamentals. Mass Spectrometry Reviews 20:362-387.l Hewlett Packard. 1994. API-electrospray LC/MS system. User’s Guide.
液相质谱-电喷雾离子源(ESI)的五大常见问题
液质联用技术是目前最常用的一种分析检测仪器，今天小编通过问答形式，详细介绍一下液质联用中的ESI离子源技术，透过原理，解答您在分析过程中的常见的疑惑。 一、ESI电喷雾离子源的基本原理是什么？ 图1. 三重串联四极杆质谱构造图 我们通过分解的方式来窥探一下ESI产生离子化的基本过程 液相色谱作为进样系统和分离系统： 待分析物通过液相色谱系统在色谱柱上得到分离，被流动相带入电喷雾针。
图2. ESI电喷雾离子源构造图 ●电喷雾针： 电喷雾针为套管式结构，中空管道，如上图，中间为流动相通道，两侧翼为雾化气通道，电喷雾针中的喷雾气，形成喷雾压力，流动相液体随喷雾气，被压入大气压气化腔室（见图1）形成喷雾。 ●电场梯度： 在喷雾针、和离子锥孔处的反电极之间形成电场梯度，液滴在此处形成正离子或负离子，正负离子形成与化合物的性质相关。 ●脱溶剂气： 被加热的逆向的反吹气，与液滴发生热量交换，使得带电液滴脱溶剂化，库伦爆炸在此过程中反复进行，最终形成裸露的气相离子，通过离子传输组件，进入四极杆质量过滤器中。 ●加热鞘气（辅助脱溶剂化）：
加热的鞘气，在喷针的两端，和喷针平行处，其作用，一个是热量交换，使得带电液滴气化，另外一个目的是实现离子聚焦，防止离子的逃逸。 二、质谱中的各种“气”和各种“电压”，您了解吗？ 反吹气（又名气帘气或者脱溶剂气）： 反吹气，和气帘气，脱溶剂气其实是不同的名称，从锥孔（或者毛细管）出来的加热气，运动轨迹和离子运行轨迹相反，所以有的叫它”反吹气”，又因为这种加热的气体，对于进入离子
通道前的带电液滴，与之进行热量交换，起到了脱溶剂化的效果，又被称为“脱溶剂气”，在与离子传输相反的道路上，它形成了一道像窗帘一样，阻隔了中性分子进入离子通道的路线，降低了本底干扰，所以也被称为”气帘气”。 ?喷雾气： 我们可以看到，雾化气在喷雾针平行的方向上，其主要作用在于形成喷雾压力，使得经过喷针的液流，形成细小的雾滴（此过程带电和雾化同时进行）。 ?碰撞气： （基于3Q质谱来说明），则是在质谱的碰撞池中，将来自于第一个四级杆筛选过滤后传输来的离子，与之发生碰撞，离子被撞碎后，送到第三个四极杆，由于为了防止产生碎片的复杂性，碰撞气只传递动量，不参与反应，所以一般采用高纯的惰性气体。 ?电喷雾电压： 这个施加在喷雾针上的电压，主要是用来将经过色谱柱后的流动相，到达喷雾针处形成的液滴，使之带上电荷，改变电压的正负性，其可使得液滴带上正电荷或者负电荷，这个喷雾电压，实际上使得在喷雾针到反电极之间形成电场梯度，带电机理可以看作一种电泳机制。
质谱 离子源
液质联用和气质联用 气质联用仪(GC-MS)： 适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。 GC-MS一般采用EI和CI离子源。 EI：电子电离源，最常用的气相离子源，有标准谱库 CI：化学电离源，可获得准分子离子。PCI，NCI 液质联用(LC-MS)： 不挥发性化合物分析测定，极性化合物的分析测定，热不稳定化合物的分析测定，大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定； 液质的离子源种类比较多，这里只列主要的几个。 大气压电离（API）（包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI） ESI 为电喷雾，即样品先带电再喷雾，带电液滴在去溶剂化过程中形成样品离子，从而被检测，对于极性大的样品效果好一些； APCI 为大气压力化学电离源，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，在高压电弧中，样品被电离，然后去溶剂化形成离子，最后检测，对极性小的样品效果较好。 APPI：大气压光电离源，适用于弱极性的化合物，如多环芳烃等 ESI 的软电离程度较APCI 的还小，但其应用范围较APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题，但是APCI还是不能解决所有ESI 解决不了的问题，一般用ESI 和 APPI 搭配使用比 ESI 和APCI 的应用范围更广一些。 电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da 以上的蛋白质。电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样，一个分子量为10000Da的分子
离子源
目前，气相质谱和液相质谱的联用已经越来越普及。作为质谱仪中的一个重要组成部分—离子源有哪些种类以及各自不同的用途呢？ 首先对于气相质谱（GS/MS）来说，主要有电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）和场致电离源（FI）及场解吸电离源（FD）。EI是利用一定能量的电子与气相中的样品分子相互作用（轰击），使分子失去电子，电离成离子。当分子离子具有的剩余能量大于其某些化学键的键能时，分子离子便发生碎裂，生成碎片离子。其优点在于它是非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化，且离子化效率高、灵敏度高；能够提供丰富飞结构信息，是化合物的指纹谱；有庞大的标准谱库供检索。其缺点在于不适用于难挥发、热不稳定的样品，而且只能检测正离子，不检测负离子。CI是指引入一定的反应气进入离子化室，反应气在具有一定能量的电子流的作用下电离或裂解，生成的离子和反应气分子进一步反应或和样品分子发生离子分子反应，通过质子交换使样品分子电离。其优点在于可以通过控制反应，根据离子亲和力和电负性选择不用的反应试剂，用于不同化合物的选择性检测。其缺点在于也不适用于难挥发和热不稳定样品，谱图重复性不如EI图谱，而且反应试剂容易形成较高的本底，影响检测限。FI和FD是一种软电离方式，由一个电极和一组聚焦透镜组成，形成高达几千伏的强电场，使气态分子的电子被拉出而电离。其优点在于几乎没有碎片离子，没有本底，图谱很干净。缺点在于仅适用于扇形磁场质谱和飞行时间质谱仪，我们常见的四级杆质谱和离子肼质谱都不能配置FI和FD源，而且高压容易产生放电效应，操作也更难一些。EI源是我们最常见的气质离子源。
对于液相质谱（LC/MS）来说，主要有大气压离子源（API）、快原子轰击源（FAB）和基质辅助激光解析电离源（MALDI）三种电离方式。API主要给出分子量信息，一定条件下可以提供有限的信息结构，它又包括电喷雾电离（ESI）和大气压化学电离（APCI）。ESI是指样品溶液从毛细管流出时，在电场及辅助气流的作用下喷成雾状的带电液滴，液滴中溶剂被蒸发，使液滴直径变小，发生“库伦爆炸”，把液滴炸碎，此过程不断重复，形成样品离子。其优点在于能够给出分子量信息，适合于离子型和极性分析物，灵敏度高，高分子量测定，适合毛细管高效液相色谱，缺点在于对液相的流速有一定的限制，在高盐浓度下对离子有抑制。APCI是指样品被迫通过一根窄的管路喷雾针，使其得到较高的线速度，并且给喷雾针高温加热及雾化气，使液流在脱离管路的时候快速蒸发成液体，然后再大气压条件下利用尖端高压放电而使分析物发生气相化学电离。其优点在于使用方便，耐用性好，灵敏度高，可以匹配高流速，适合于非极性至弱极性样品，小分子样品以及抗菌素和碱性药物等。其缺点在于有可能发生热裂解，有低质量端的化学噪声大，有限的结构信息。因此ESI和APCI是互补的。FAB离子化能力强，适用于强极性、挥发性低、热稳定性差和相对分子质量大的样品，对非极性样品灵敏度下降、低质量区以下产生较多干扰峰。MALDI的准分子离子峰很强，几乎没有碎片离子，可以直接分析蛋白质酶解后多肽混合物，对样品中杂质的耐受量较大，适用于多肽、蛋白质、糖蛋白、DNA片段、多糖及其他生物技术产品的分析。API源是我们最常用的液质离子源。 ELEMENT GD双聚焦辉光放电质谱仪
电喷雾质谱
电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检验。 ESI的基本原理 ESI 是一种离子化技术, 它将溶液中的离子转变为气相离子而进行MS分析。电喷雾过程可简单描述为: ：样品溶液在电场及辅助气流的作用下喷成雾状带电液滴，挥发性溶液在高温下逐渐蒸发，液滴表面的电荷体密度随半径减少而增加，当达到雷利极限时，液滴发生库伦爆破现象，产生更小的带电微滴。上述过程不断反复，最终实现样品的离子化。由于这一过程即没有直接的外界能量作用于分子，因此对分子结构破坏较少，是一种典型的“软电离”方式。
ESI过程 ESI过程中大致可以分为液滴的形成、去溶剂化、气相离子的形成3 个阶段。 液滴的形成和雾化 样品溶液通过雾化器进入喷雾室, 这时雾化气体通过围绕喷雾针的同轴套管进入喷雾室, 由于雾化气体强的剪切力及喷雾室上筛网电极与端板上的强电压( 2~6 kV) ,将样品溶液拉出, 并将其碎裂成小液滴。随着小液滴的分散, 由于静电引力的作用, 一种极性的离子倾向于移到液滴表面, 结果样品被载运并分散成带电荷的更微小液滴。液滴的形成及电喷雾过程如图2 所示。 去溶剂化和离子的形成进入喷雾室内的液滴, 由于加热的干燥气-氮气的逆流使溶剂不断蒸发, 液滴的直径随之变小,并形成一个“突出”使表面电荷密度增加。当达到Rayleigh( 雷利) 极限时, 电荷间的库仑排斥力足以抵消液滴表面张力时, 液滴发生爆裂, 即库仑爆炸, 产生了更细小的带电液滴, 离子的形成如图 3所示。
离子源与质谱仪作用机理
离子源与质谱仪作用机理 质谱离子源及质量分析器的种类及作 用机理 课程名称掺伪掺杂食品鉴别与检验技术 学院专业姓名学号指导老师 二〇一四年七月 质谱离子源及质量分析器的种类及作用机理 质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，可用来分析同位素成分、有机物构造及元素成分等。其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。与色谱分析技术同为现代掺伪掺杂技术的支撑，色谱是一种分离的手段，而质谱是一种鉴定手段，检验过程中通常采用质谱联用技术。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 质谱分析作为一种新型的现代仪器分析手段，因其高灵敏性、高准确性、高选择性、分析检测范围宽以及其定性、定量方面的强大功能等特点，在食品添加剂、激素、抗生素，农兽药残留等食品分析检测领域得到了广泛的应用。下面主要介绍几种主要：质谱离子源及质量分析器的种类及作
用机理。 1 离子源类型——“接口”技术 离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的质谱仪不可缺少的部件。离子源的性能决定了离子化效率，很大程度上决定了质谱仪的灵敏度。常见的离子化方式有两种：一种是样品在离子源中以气体的形式被离子化，另一种为从固体表面或溶液中溅射出带电离子。在很多情况下进样和离子化同时进行。常用的离子源有以下几种。 1.1快原子轰击源(Fast Atomic bombardment，FAB) FAB是一种常用的离子源，由Barber研究小组于1981年研发成功并使用，适合于分析离子化能力强，极性强，分子量大、难气化、热稳定性差的样品，例如肽类、低聚糖、天然抗生素、有机金属络合物等，但对非极性样品灵敏度下降、低质量区以下产生较多干扰峰。FAB得到的质谱不仅有较强的准分子离子峰，而且有较丰富的结构信息。但是，它的分子量信息不是分子离子峰M，而往往是(M+H)+或(M+Na)+等准分子离子峰。FAB 主要用于磁式双聚焦质谱仪。 1.2电喷雾电离源(Electrospray ionization，ESI) 样品溶液经色谱柱分离，流经色谱管，到达喷雾针，针上加有3~5kV 的电压，在强电场和雾化气的作用下，溶液迅速雾化产生高电荷液滴，并形成扇状喷雾。在加热辅助气及高温条件下，溶剂迅速蒸发，带电液滴的表面积不断缩小，表面电荷密度逐渐增大。当密度达到“Rayleigh极限”时，带电雾滴中的样品就会由于雾滴发生“库伦爆裂”而分离出来，形成样品离子。带电的碎片离子就在电场的作用下进入质谱的质量分析器进行
液质离子源的介绍
液质离子源的介绍 ESI最早是由analytica公司做的，大约在80年代。后来各公司不断改进，形成了各个公司专利的离子源。其中，有独立专利技术的有：Finnigan、Waters、AB、安捷伦。Bruker和安捷伦是合作关系，它让安捷伦用自己的离子阱，它就用了安捷伦的离子源，是一个交换协议。 据大量研究表明，虽然质谱的很多方面都会影响灵敏度，但离子源对质谱的影响是非常大的。离子源的设计需要考虑几大因素：一个是离子化效率、一个是抗污染、一个是传输效率。所以，离子源的设计应该不只考虑喷针，还要考虑传输路径，要让离子化的东西，尽可能传到后面的质量分析器去。 最早Analytica公司： （1）一个典型的三层套管式离子源，中间是液体，外层（鞘层）是辅助液体，最外层是辅助气体 （2）当时认为：喷针冲着采样锥孔（吸极，skimmer），没有角度，即直喷，就会让尽可能多的离子进去 （3）有一个离子传输毛细管，气化的离子在其中运行，进一步完成充分的离子化，再进入后面的质量分析器 （4）后面都是用六极杆/八极杆传输。 缺点： （1）直喷时，抗污染性能较差，其实，液体流过，真正离子化的部分很少，必须迅速除去积累的液体，而且要抗污染 （2）这时的离子传输毛细管太细了，又不能加热，气化的离子有可能再次冷凝，从而堵塞毛细管。 后来，各公司都借鉴并改进了这一设计，其中，以Finnigan、Agilent等保留更多。Finnigan改变了喷针，开始用直喷，后来用垂直喷，再后来（就是现在）用60度喷针，据公司说：符合气流动力学，使离子可以尽可能进入，但没进入的又可以快速排走（离子源下面连了一个大管子，接上机械泵，就迅速把脏东西抽走了），但注意：这种设计用在Finnigan 的离子阱和串联四极杆上，他们本身有一个MSQ型单级四极杆，仍然采用垂直喷。 60度的离子源
电喷雾电离质谱的简介与改进
电喷雾电离质谱
电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介与改进 摘要：本文主要围绕电喷雾电离质谱的电喷雾部分的结构，原理，电喷雾的过程，以及其优缺点和应用对其做了简要的介绍，并在最后提出了一些改进的建议。希望通过本文的介绍大家可以进一步了解电喷雾电离质谱，并引起大家对电喷雾电离质谱的重视，在以后的实际运用中使其发挥更大的作用。关键字：电喷雾电离质谱质谱分析 Abstract: This paper mainly introduces the structure, principle, electrospray ionization process of ESI in ESI-MS（electrospray ionization mass spectrometry）, as well as its advantages、disadvantages and application, and concludes with some suggestions for improvement。 Through this paper I hope all of you can learn more about ESI-MS, draw your attention on ESI-MS, and let ESI-MS play a greater role in the practical application。Keywords: ESI-MS Mass Spectrometry 引言：电喷雾作为一种产生气相离子的方法是由Dole 和他的合作者们于1968 年提出的, 在1973年, Dole 等人提出将电喷雾与传统质谱仪联用, 而到1984 年才被用于实验中。电喷雾质谱作为一种较新的分析手段, 它正越来越广泛地被人们所利用。自从90 年代以来, 关于电喷雾质谱发展、应用和功能方面的出版物呈指数上升。但是在日常学习生活中电喷雾质谱却鲜为人知，对于质谱部分的介绍有很多书籍可以参考, 但对于电喷雾部分,国内关于此方面系统介绍的书籍、文章却极少。因此在此做一些介绍，并针对在实际分析工作中存在的一些问题提出一些改进的意见。 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检测方式。 图 1电喷雾质谱示意图
DART实时直接分析质谱离子源介绍
DART实时直接分析质谱离子源介绍 字体: 小中大|打印|L发布: 2010-8-09 17:45 作者: webmaster 来源: 华质泰科查看: 26088次 实时直接分析（Direct Analysis in Real Time）简称DART，是一种热解析和离子化技术。 DART操作简单，样品置放于DART源出口和一台LC-MS质谱仪的离子采样口，便可进行分析。 适用于分析液、固、气态的各类型样品 由美国J. Laramee和R. Cody（美JEOL公司）于2005年发明，现由IonSense公司商品化生产、制造和销售。获得2005年Pittcon大奖。 DART已广泛应用于药物发现与开发（ADME）、食品药品安全控制与检测、司法鉴定、临床检验、材料分析、天然产品品质鉴定、及相关化学和生物化学等领域。
相比于现行通用的液质联用（LC-MS）技术，DART-MS分析将不再需要繁杂的样品制备和耗时的色谱分离。作为一种“绿色”分析检测技术，DART-MS将不需要化学溶剂的消耗，急剧缩短样品分析周期，和极大地减少对固定资产及人员的投资。 该技术在美欧等国的研究与应用已成燎原之势，并在著名大学（如Purdue，Rice，George Washington，U Maryland）、研究院（如Los Almos NL，NRCC Canada，US Army）、跨国制药公司（如Roche，Merck，Amgen，GSK，Pfizer，Eli Lilly）、国家执法部门（如FBI，FDA，EPA）等相继采用。 DART主要功能 DART能在几秒钟内分析存在于气体、液体、固体或材料表面的化合物，从而对样品无损耗
电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用.
电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用 桑志红综述杨松成审校 （国家生物医学分析中心北京100850） 摘要本文综述了电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用。由于电喷雾电离质谱可产生多电荷峰，因此大大扩大了检测的分子质量范围，同时灵敏度高，另外它可与HPLC 及高效毛细管电泳分离技术联用，扩大了质谱在蛋白质化学研究中的应用。 关键词电喷雾电离；质谱；蛋白质化学 在有机化合物结构的鉴定中，质谱、核磁、红外及紫外等分析手段，从不同的侧面提供了化合物的结构信息。质谱以质量分析为基础，灵敏度高，可提供化合物的分子量、分子式（高分辨质谱）以及一些有关的结构信息。经典的有机质谱要求待测物能气化，有一定纯度，热稳定性好等条件，因此，极性高，不易气化，热不稳定以及不纯的化合物难以用经典质谱测定。近年来随着有机质谱在质谱硬件、软件、电离技术的发展，以及与各种分离方法相联（如色质联用技术）的接口的不断完善，扩大了化合物的检测范围，在分子量测定方面，已从化学小分子扩展到生物大分子，可测定的分子量达到几十万道尔顿。 质谱有多种电离方法，包括场解吸、等离子体解吸、激光解吸、快速粒子轰击、热喷雾电离和大气压电离等。每一种电离方法都有一定的分子量检测范围，一般认为热喷雾的分子量检测最大范围约8ku，快原子轰击为25ku。但是随着分子质量的增加，所有分析方法的灵敏度均有所下降。 电喷雾电离质谱（ESI-MS）由于可以产生多电荷峰，与传统的质谱相比扩大了检测的分子质量范围，同时提高了灵敏度，使一种M/Z限制在一定范围的四极质谱，就可以分析分子质量超过200ku的蛋白质[1]。另外ESI-MS方法产生一系列的多电荷峰，可以得到准确的分子量，它还可与HPLC和高效毛细管电泳（CE）分离方法相连接,扩大了质谱在生物领域的应用。 电喷雾现象的出现可以追溯到两个世纪之前，但真正把电喷雾作为一种电离方法的创新性的研究是由Dole等在大约30前开始的，他们研究的目的是用电喷雾来产生气态大离子。1984年Yamashita等把大气压电喷雾电离技术与四极质谱结合起来，同年，Alexandror把它和磁质谱结合起来。1988年Fenn研究小组报道了用ESI-MS得到了带有45个正电荷分子量为40ku的蛋白质，随后ESI-MS在生物大分子的研究领域进入了一个全新的发展阶段。到
质谱技术在中国的发展状况与市场格局分析
质谱技术在中国的发展状况与市场格局分析 顶(0) 2012-07-25 14:16:59 文章来源：仪器信息我来说两句(0) ? ?导读: 十年前，质谱供应商的数量还屈指可数，而今天，随着分析物质的日益复杂，质谱的需求也日益增长，庞大的市场吸引着越来越多的厂商加入到质谱供应商行列，可以预见未来质谱市场的格局将是“群雄激战”。 o关键字 o质谱质谱仪质谱仪市场 ?质谱仪在中国 据不完全统计，2011年中国进口的各类质谱仪的数量达6000余台。然而如此庞大的市场上却鲜有中国厂家的身影，技术上的差距是主要原因。据北京东西分析仪器有限公司总工程师李选培先生介绍，“我国质谱仪的发展始于1959年，当时苏联援助筹建北京分析仪器厂（简称北分厂），而其主导产品就是质谱计，当时北分厂总共生产了数十
台磁式质谱。1965年以后的十来年，由于文化大革命，与质谱相关的生产科研全部陷于停顿状态，而此时，世界上质谱技术的发展异常活跃，特别是色质联用技术进入到了一个崭新的时代。改革开放以后，我国开始从国外引进相关技术，但通过引进发现，当时我们的差距实在是太大了。从此以后，大量的国外质谱产品开始涌入中国。” 2006年，中国仪器界值得铭记的一年，这一年，东西分析推出国产首台商用四极杆气质联用仪GC-MS3100，打破了中国在实验室质谱仪市场上近三十年的沉寂，由此吹响了中国质谱再出发的号角。随后，普析通用、舜宇恒平、聚光科技、禾信、毅新兴业、天瑞仪器等一批国内厂商也先后加入到中国质谱队伍中，产品种类也从单四极杆拓展到离子阱、飞行时间质谱，从实验室台式质谱拓展到在线、车载、便携式质谱。（详细情况见表一） 表一：国内质谱制造商及其产品 在表一所列的国产质谱产品中，东西分析的GC-MS3100、聚光科技的Mars-400、禾信的SPAMS 05等产品具有里程碑的意义。GC-MS3100标志着中国质谱的再次出发，并且由于她的推出，国外仪器公司的相关产品不得不降低价格；据东西分析项目经理苏岩松先生介绍，目前该产品已经销售了30-40台。Mars-400是我国首台便携式离子阱气质联用仪，她的出现打破了国外公司在该市场长期垄断的局面，并且在BCEIA 2011上Mars-400获得了BCEIA金奖。SPAMS 05是周振博士历经六年研发推出的质谱产品，独特的应用市场使其成为世界上该类质谱产品唯一两家供应商之一，并且该产品已为禾信带来了千万元的销售额。 中国质谱发展的机遇 当然在中国庞大的质谱市场中，目前中国厂商的声音还很弱小，在对中国大陆、美国、中国台湾、中国香港四地华人质谱学会理事长的访谈中，四位均表示，中国质谱还有很长的路要走，要做好打“持久战”的准备，“突出重围”还需时日。不过我们欣喜地看到越来越多的国产厂商将目光投向了质谱，计划加入中国质谱大军；并且国家也对质谱有了更多关注，在2011年启动的《国家重大科学仪器设备开发专项》中，涉及质谱的项
离子源
离子源★★★→ 电子轰击源（EI） 离子源的作用是使样品电离为离子，离子源的种类比较多，这里介绍几种常用的。 这是应用最普遍、发展最成熟的一种电离方法。电子轰击源对样品进行离子化的过程是这样的：首先，将样品气化后送入电离室（要使固体和液体样品气化，采用的是在较短时间内加热到一定的温度的方法）。然后，在维持较高的真空度(1.3×10Pa)和温度的电离室中，从阴极发射的电子束被加速到一定能量，飞向样品分子。如果电子的能量大于分子的电离能，分子将失去电子而发生电离（M+e─→M+2e）；如果电子的能量大于分子的电离能，则可以打断分子中的化学键，而产生各种各样的碎片。 ☆优点： ①易于实现，所得质谱图的再现性好。 ②含有较多的碎片离子信息，对于推测结构很有帮助。以后将要讲到的质谱解析就是基于EI产生的质谱图。 ☆缺点：当样品分子稳定性不高时，分子离子峰的强度弱，甚至没有分子离子峰。当样品不能气化或遇热分解时，则更看不见分子离子峰。 离子源★★★→ 化学电离源（CI） 离子源的作用是使样品电离为离子，离子源的种类比较多，这里介绍几种常用的。 化学电离源的基本结构与电子轰击源相似。使用时，往离子源中送入反应气和气化的样品，由于反应气分子与样品分子相比是比较多的，所以反应气先被轰击电子电离成离子，然后反应气离子和样品分子发生反应，产生样品离子。以甲烷反应气为例，部分反应为： CH + e ─→ CH + 2e CH + CH─→ CH + CH CH + M ─→ CH + MH 因此，质谱图上将看到样品的准分子离子峰MH。化学电离源常用的反应气有CH、
N、He、NH。 ☆ CI谱的特点： ①准分子离子峰的强度高，便于由它推算分子量。其原因有两点：一是化学电离产生的准分子离子的过剩的能量低，不易再断裂；二是化学电离产生的准分子离子是偶电子离子，较电子轰击产生的分子离子（其为奇电子离子）稳定。 ②碎片离子峰少，强度低。 可见，CI谱和EI谱构成较好的互补关系。 离子源★★★→ 场致电离源 离子源的作用是使样品电离为离子，离子源的种类比较多，这里介绍几种常用的。 采用强电场把阳极附近的样品分子的电子拉出去，形成离子。场致电离有两种技术：场电离（FI）和场解吸（FD），它们的区别在于：前者要求样品处于气态，后者则可将固体样品涂在电极上，不需气化而直接得以电离，因此，场解吸适合于难气化、热不稳定的样品，如肽类、有机酸盐、糖等。场电离由于其对样品的要求，而且灵敏度又低，应用逐渐减少。 ☆场解吸所得质谱的特点：准分子离子峰强，碎片离子少。 离子源★★★→ 快速原子轰击源（FAB） 离子源的作用是使样品电离为离子，离子源的种类比较多，这里介绍几种常用的。 它是将样品调在基质中，用高动能的重原子，如Ar、He等，对其轰击，从而导致样品的蒸发和离解，因此，FAB法也适用于难气化或热不稳定样品的分析。 ☆特点：快速原子轰击也是一种软电离技术，易于得到准分子离子峰。
电喷雾离子源质谱原理ppt
Electrospray Ionization Mass Spectrometry Jessica Gilman Courtney Mashburn 17 September 2002 Chemistry 5181 “Many users tend to view ESI as a ‘Black Box,’ because sources of instability, background, interference, competition, and suppression are not always understood.”
Outline l Introduction l Ionization Process l Introduction of Ions into MS l Operational Conditions and Parameters l Solvent and Analyte Characteristics l Sensitivity and Detection Limits l Tandem Techniques l Summary Introduction l ESI allows for large, non-volatile molecules to be analyzed directly from the liquid phase l Used for: l Mass determination of biomolecules l Analysis and sequencing of proteins and oligonucleotides l Analyzing drugs, pesticides, and carbohydrates l Long chain fatty acids
离子源与质谱仪作用机理
质谱离子源及质量分析器的种类及作 用机理 课程名称掺伪掺杂食品鉴别与检验技术 学院食品科学与工程 专业农产品加工及贮藏工程 姓名赵小瑞 学号107331302238 指导老师周围 二〇一四年七月
质谱离子源及质量分析器的种类及作用机理质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，可用来分析同位素成分、有机物构造及元素成分等。其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。与色谱分析技术同为现代掺伪掺杂技术的支撑，色谱是一种分离的手段，而质谱是一种鉴定手段，检验过程中通常采用质谱联用技术。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 质谱分析作为一种新型的现代仪器分析手段，因其高灵敏性、高准确性、高选择性、分析检测范围宽以及其定性、定量方面的强大功能等特点，在食品添加剂、激素、抗生素，农兽药残留等食品分析检测领域得到了广泛的应用。下面主要介绍几种主要：质谱离子源及质量分析器的种类及作用机理。 1 离子源类型——“接口”技术 离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的质谱仪不可缺少的部件。离子源的性能决定了离子化效率，很大程度上决定了质谱仪的灵敏度。常见的离子化方式有两种：一种是样品在离子源中以气体的形式被离子化，另一种为从固体表面或溶液中溅射出带电离子。在很多情况下进样和离子化同时进行。常用的离子源有以下几种。 1.1快原子轰击源(Fast Atomic bombardment，FAB) FAB是一种常用的离子源，由Barber研究小组于1981年研发成功并使用，适合于分析离子化能力强，极性强，分子量大、难气化、热稳定性差的样品，例如肽类、低聚糖、天然抗生素、有机金属络合物等，但对非极性样品灵敏度下降、低质量区以下产生较多干扰峰。FAB得到的质谱不仅有较强的准分子离子峰，而且有较丰富的结构信息。但是，它的分子量信息不是分子离子峰M，而往往是(M+H)+或(M+Na)+等准分子离子峰。FAB主要用于磁式双聚焦质谱仪。 1.2电喷雾电离源(Electrospray ionization，ESI)