质谱仪由三个主要部件组成：离子源、质量分析器和检测器。在离子源中，样品通常通过失去电子而被电离成阳离子。在质量分析器中，离子根据其质量和电荷进行分类和分离。在检测器中，检测分离出的离子并记录相对丰度。此外，进样系统对于将样品送入离子源至关重要。此外，还需要计算机和软件来控制仪器、获取数据并根据数据库比较光谱。
质量分析器是质谱仪的核心，它获取电离质量并根据质荷比进行分离。质量分析器有几种常见的类型，包括扇形磁场分析器、飞行时间分析器、四极杆分析器和离子阱分析器。
1. 扇形磁场质量分析器
在扇形磁场质量分析器中，离子被加速，使它们具有相同的动能。所有离子被加速成聚焦束。然后，离子根据其质量在磁场中发生偏转。较轻的离子比较重的离子偏转得更远。偏转的程度取决于正电荷的数量。当相似的离子穿过磁场时，它们都会偏转相同的程度，并遵循相同的轨迹。那些未被选中的离子将与飞行管壁的两侧碰撞，或者无法穿过狭缝到达探测器。
2.飞行时间（TOF）
飞行时间分析仪由脉冲离子源、加速栅极、无场飞行管和探测器组成。特定质量的离子在电势电压下加速充电，到达远处探测器所需的飞行时间可以通过公式计算。
需要对离子源进行脉冲，以避免不同 m/z 的离子同时到达检测器。
在高质量下，并非所有相同m/z值的离子都能达到其理想速度。为了解决这个问题，通常会在飞行管的末端添加一个由一系列带高压的环形电极组成的反射器。由于高压的作用，当离子进入反射器时，它会被反射到相反的方向。对于相同m/z值的离子，较快的离子比较慢的离子进入反射器时行进的距离更远。这样，相同m/z值的慢离子和快离子会同时到达检测器。反射通过缩小单个m/z值的飞行时间宽带范围来提高分辨率。
3. 四极杆 四极杆由四根平行的金属杆组成，每对相对的杆通过电连接在一起。一对杆施加射频 (RF) 电压，另一对杆施加直流 (DC) 电压。在给定的直流 (DC) 和射频 (RF) 组合下，只有特定 m/z 的离子会呈现稳定的轨迹并被传输到检测器，而其他轨迹不稳定的离子则无法通过，因为它们的振幅会变得无穷大。通过及时改变直流 (DC) 和射频 (RF)（通常以固定的比率），不同 m/z 值的离子可以依次传输到检测器。
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4. 离子阱
离子阱是一种利用振荡电场储存离子的装置。常见的离子阱类型有：三维离子阱、线性离子阱、轨道阱和傅里叶变换离子回旋共振阱。
4.1 四极离子阱 (QIT)
四极离子阱也称为三维离子阱。QIT 质谱仪使用三个电极将离子捕获在小体积内。它由一个圆柱形环形电极和两个端盖电极组成。通过改变电极电压将离子从阱中射出，从而获得质谱图。端盖电极上带有孔，用于从外部离子源引入离子，并将离子射向外部检测器。
4.2 线性离子阱（LIT）
通过为离子创建势阱，线性离子阱可用作质量过滤器或离子阱。线性离子阱使用一组四极杆，通过二维射频 (RF) 场径向限制离子。静电势可以轴向限制离子。通过施加适当的射频和直流电压，离子被限制在离子阱的中心区域，最终位置保持在离子阱的中心区域。调节射频电压，并向离子阱施加多频共振喷射波形，以消除除所需离子之外的所有离子，为后续的碎裂和质量分析做好准备。
4.3 Orbitrap
Orbitrap 是高分辨率质量分析器系列的最新成员。在 Orbitrap 中，运动离子被捕获在静电场中。离子向中心电极的静电吸引力被由离子初始切向速度产生的离心力抵消。离子在 Orbitrap 内部受到的静电场迫使它们以复杂的螺旋模式运动。这些振荡的轴向分量与初始能量、角度和位置无关，并且可以作为镜像电流在 Orbitrap 封装电极的两半上检测到。采用傅里叶变换可以获取不同质量离子的振荡频率，从而精确读取它们的质荷比 (m/z)。
4.4 傅里叶变换离子回旋共振（FT-ICR）
傅里叶变换离子回旋共振质谱仪由激发板、捕获板、探测板三部分组成，并组成一个单元。
受磁场作用的离子以回旋频率运动。施加与回旋频率相同频率的射频电压后，离子吸收能量并加速到比原始路径更大的轨道半径。激发后，离子的回旋半径仍然保持较大状态。当周围的离子接近顶部和底部极板时，电子从顶部向下运动。电子在两极板之间的运动产生可探测的电流。施加短射频扫描后产生的镜像电流随时间衰减，通过傅里叶变换从时域转换为频域信号。返回搜狐，查看更多