質(zhì)譜分析中分離離子的常見的質(zhì)譜儀有六種：四極質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀、扇形磁質(zhì)譜儀、靜電質(zhì)譜儀、四極離子阱質(zhì)譜儀、離子回旋共振。上期文章中，我們介紹了四極質(zhì)譜儀和飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，本期將介紹其他四種常用質(zhì)譜儀。

扇形磁質(zhì)譜儀

與前面提到的飛行時(shí)間（TOF）質(zhì)譜儀類似，在扇形磁質(zhì)譜儀中，離子通過飛行管加速，在飛行管中，離子通過電荷質(zhì)量比分離。扇形磁場和飛行時(shí)間的區(qū)別在于用磁場分離離子。當(dāng)移動電荷進(jìn)入磁場時(shí)，電荷在垂直于外加磁場的方向上偏轉(zhuǎn)成一個(gè)獨(dú)特半徑的圓周運(yùn)動。磁場中的離子經(jīng)歷兩個(gè)相等的力：磁場力和向心力。

公式（4）

然后，可以重新排列上述方程式，得出：

公式（5）

如果將此方程代入動能方程：，可得：

公式（6）

公式（7）

一般來說，一定的m/z值的離子會有一個(gè)唯一的半徑路徑，如果磁場大小B和加速區(qū)的電壓差V都保持不變，則可以確定路徑半徑。當(dāng)相似的離子通過磁場時(shí)，它們會發(fā)生相同程度的偏轉(zhuǎn)，并遵循相同的軌跡。未經(jīng)V和B值選擇的離子，將與飛行管壁的任意一側(cè)發(fā)生碰撞，或不會通過狹縫進(jìn)入探測器。扇形磁質(zhì)譜儀可用于質(zhì)量聚焦，它們可聚焦角色散 (angular dispersions)。

扇形靜電質(zhì)譜儀

與飛行時(shí)間質(zhì)譜類似，它在飛行中分離離子，但它是用電場分離的。扇形靜電質(zhì)譜儀由兩個(gè)等電位和對電位的曲板組成。當(dāng)離子穿過電場時(shí)，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場對離子的作用力等于對離子的向心力。這時(shí)，相同動能的離子被聚焦，不同動能的離子被分散。

KE

公式（9）

扇形靜電質(zhì)譜儀是能量聚焦器，離子束聚焦于此獲取能量。單獨(dú)使用的靜電質(zhì)譜儀和扇形磁質(zhì)譜儀是單聚焦儀器，當(dāng)這兩種技術(shù)同時(shí)使用時(shí)，則被稱為雙聚焦儀器，因?yàn)樵谶@種儀器中，能量和角色散都被聚焦。

四極離子阱質(zhì)譜儀

該質(zhì)譜儀采用了與上述四極質(zhì)譜儀相似的原理，它用電場以質(zhì)量電荷比分離離子。該質(zhì)譜儀由一個(gè)特定電壓的環(huán)形電極和接地端蓋電極組成，離子通過一個(gè)端蓋進(jìn)入電極之間的區(qū)域。進(jìn)入后，由于電極的作用，空腔中的電場使具有一定m/z值的離子在空間中運(yùn)動。隨著射頻電壓的增加，較重的質(zhì)量離子軌道變得更穩(wěn)定，較輕的質(zhì)量離子變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致它們與壁碰撞，去除了移動到探測器并被探測器探測到的可能性。

四極離子阱通常進(jìn)行質(zhì)量選擇性噴射，通過逐漸增加外加的射頻電壓，有選擇地噴射被捕獲的離子，以增加質(zhì)量。

離子回旋共振

ICR是一種利用磁場將離子捕獲到其內(nèi)部軌道的離子阱。在這個(gè)分析儀中，不發(fā)生離子分離，而是所有特定范圍的離子都被困在里面，另外外加電場還有助于產(chǎn)生信號。如前所述，當(dāng)一個(gè)移動的電荷進(jìn)入磁場時(shí)，它會經(jīng)歷一個(gè)向心力使離子繞軌道運(yùn)動。同樣的，磁場對離子的作用力等于對離子的向心力。

公式（10）

離子垂直于磁場的角速度可以用Wc=v/r來代替：

公式（11）

公式（13）

軌道的頻率取決于離子的電荷和質(zhì)量，而不是速度。當(dāng)磁場保持恒定時(shí)，可以通過測量角速度wc來確定各離子的荷質(zhì)比，其關(guān)系是：在高wc時(shí)，m/z值較低；在低wc時(shí)，m/z值較高。相反符號的電荷具有相同的角速度，唯一的區(qū)別是它們的軌道方向相反。

離子回旋共振

為了從捕獲的離子中產(chǎn)生電信號，在離子阱上施加一個(gè)不同的電場:

公式（13）

當(dāng)電場中的wc與某一離子的wc相匹配時(shí)，離子吸收能量，使離子的速度和軌道半徑增大。在這個(gè)高能軌道上，當(dāng)離子在兩個(gè)極板之間振蕩時(shí)，電子在其中的一個(gè)極板上積聚，從而產(chǎn)生振蕩電流或電流圖像。在一定頻率下，電流與電池中離子的數(shù)量成正比。

在傅里葉變換ICR中，細(xì)胞內(nèi)的所有離子同時(shí)被激發(fā)，使得當(dāng)前圖像與所有單個(gè)離子頻率的圖像耦合。用傅里葉變換對求和信號進(jìn)行微分以產(chǎn)生所需的結(jié)果。

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