三重四级杆：请叫我定量专家

zpdeng 2016-03-30

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四级杆是最好的质量分析器，三重四极杆质谱作为售价数倍于普通GCMS或LCMS的高端产品，已经大量进入了我国商检、质检和研究单位。毋庸置疑，三重四极杆是定量的不二之选，在定量方面有绝对优势，但是在高分辨、多级串级质谱等定性方面优势较弱。

很多国外的实验室都采用装备数台QQQ并配备一台离子阱或者QTOF仪器，以弥补定性能力的不足。

玩转三重四级杆必知！

质谱分析具有高灵敏度，样品用量少，高准确度，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点。常见的质谱离子源E SI、A P C I、M A LD I。常见质谱分析器有四级杆分析器，飞行时间分析器 (TOF )，傅立叶转换一离子回旋加速共振(F T—IC R )。

1、其实是三重六极杆？

三重四级杆也叫做QQQ质谱。

第一个四级杆根据设定的质合比范围扫描和选择所需的离子。

第二个四级杆，也称碰撞池，用于聚集和传送离子。在选择离子飞行的途中，引入碰撞气体氮气，

第三个四级杆用于分析在碰撞池中产生的碎片离子。

简单的说：Q1 可以筛选母离子 mz1;Q2 通过碰撞碎裂打碎离子，形成碎片离子峰;Q3 筛选子离子，定量子离子碎片强度 mz2。

实际上，碰撞池采用了六极杆的设计，拥有更好的聚焦及传输功能，四级杆就被淘汰了，但还沿用三重四级杆的名称。

2、每个四级杆分析器工作方式主要有三种：

全离子通过 (TTI)、扫描 (SC A N )、选择离子监测(SIM )。

将两个四级杆在空间上串联起来，主要的工作方式有全扫描(Scan)，选择离子监测(SIM )，子离子扫描 (Product Ion Scan)，母离子扫描 (Precur—sor Ion Scan)，多重反应监测 (M R M )。

3、三重四极杆工作模式

4、告诉你MRM 假阳性率较低的原因

MRM 假阳性率较低的原因：利用母离子和子离子的共同特征，定量选择性提高。

例如：

– 如果样品 A 母离子 697 和样品 B542 在打碎后都具有子离子 245；

– 如果直接以特征离子 245 定量 A697 ，那么样品 B 就会对样品 A 的定量造成干扰；

– 而利用离子对 697-245 定量， B542 在 A697 通过 Q1 时无法通过 Q1 ，这样就排除了B542 的干扰。

5、选择性离子监测与全扫描对比

三重四级杆质谱是最灵敏和定量重现性最好的仪器

在质谱应用领域里，三重四级杆质谱是最灵敏和定量重现性最好的仪器，对于液/质/质来说是权威的分析工具。

使用三重四级杆质谱仪有以下优势：

样品不需进行衍生化；

在单个分析中实现确认定量；

在复杂很脏的基体中的低检测限，提高实验室效率、产出率；

获得更可靠和可值得信赖的测试结果。

举个例子：三重四级杆检测三聚氰胺有多强大？

在三聚氰胺的LC/MS-MS检测中，我们可以设定质谱的Q1过滤出m/z127（三聚氰胺加氢峰，M+H+），Q2碎裂（CID）后产生的碎片谱图如下：

三聚氰胺的加氢峰127在Q2中变为110、85、68、60等m/z的碎片，即：以分子量代表化学反应物和产物：(127)=>(110)+(85)+(68)+(60)

Q2中包含4个反应（Reaction）：

1. (127)->(110) ；2. (127)->(85) ； 3. (127)->(68) ； 4. (127)->(60)。

我们可以通过使用Q3检测碎片离子110、85、68或60来反映三聚氰胺的强度。通过偏最小二乘法可以通过多个子离子强度计算母离子强度。实际上在质检部门，实验人员只需要选择85或68这种强度较高的子离子峰来检测，就足以精确的检测奶粉中三聚氰胺的含量，灵敏度可高达50ppb，比GCMS的2ppm高出50倍。

当然在实际使用过程中，往往需要在一份样品中一次性同时检测几十甚至一千种有害物质。这时可以分别对每一个项目选择1～2个离子对，编辑成表让QQQ来循环定量检测，类似于SIM。在美国FDA的实验室中，一台自动进样的三重四极杆质谱每昼夜可以测量20～100个样品，定量检测数万个项目。

三重四极杆与其他液相/质谱联用技术的比较

在质谱应用领域里三重四极杆是最灵敏和定量重现性最好的仪器：三重四极杆在执行中性丢失扫描和母子扫描模式具有最好的灵敏性和准确性。

三重四极杆不是最好的获取质谱图的仪器，平行测量的质谱系统会更好些；

三重四极杆质谱/质谱不如离子阱质谱仪（ TRAPS ）灵敏（定性）；

三重四极杆质谱不如飞行时间质谱仪（TOF）所获取的质谱图那么有说服力（定性）。

三重四级杆质谱是如何定量的？

三重四级杆通过离子打碎获得特异性子离子，子离子在通过Q3后时在接收器上转化为电信号，反映到分析软件就是离子强度图。在一定线性范围下，分析物浓度越高，打到接收器上的离子就越多，信号越强，这是定量的基础。

此外在定量时可以选择用峰高或峰面积定量，一般选用峰面积定量准确。因为是定量，所以必需标准曲线，原理与高效液相类似。一般多用内标法定量，以排除质谱重现性和样品处理造成的影响。

那么，随着设置离子对越多，如何能保证定量准确呢？四极杆对于离子的选择性通过是交替进行的，在所有离子通道之间快速切换。随着设置离子对数量的增加，每个离子所占用的检测时间缩短，这会影响到其检测灵敏度，但是只要实际样品和标准溶液所采用的分析方法一致，定量的准确性理论上是不受影响的。

三重四级杆环境条件

环境要求实验室温度为 15～27℃ ，温度变化<>℃／ h ，相对湿度< 80="">，质谱仪在工作时，电路板及分子蜗轮泵会产生大量的热量，要求室温不大于27℃ 。长期处于高温下运行，会导致电路板损坏及降低泵的使用寿命。仪器需要的气体有 3 处，分别是雾化气，干燥气和碰撞气。安捷伦三重四级杆质谱仪都使用氮气，w aters 、岛津质谱仪碰撞气使用氩气，雾化气和干燥器使用氮气。作为雾化气和干燥气的使用的氮气，要求纯度大于 95.5 % 。

三重四级杆的日常维护及常见问题

机械泵的日常维护

日常使用中，必须每周逆时针拧开机械油泵气镇阀，把油气分离器内多余的泵油放回泵内。

每周定期检查确认泵油液位在标识的最高和最低刻度之间。若不及时把泵油回流到机械泵内，当泵内油位低于上限时，会损坏机械泵。

建议半年换一次泵油，可从侧面观察泵油的颜色，当浑浊不透明时，需要及时更换泵油，切忌将新泵油直接加入机械泵内，更换泵油时，首先要放空仪器，关闭电源，拔掉电源线，将废油排光后，再添加新泵油。

配件的清洗

每天或者一个批次的样品运行结束后，可以用乙腈：水= 9 ：1 流动相，流速 2m L ／ m i n ，冲洗3m in 。每天清洗电喷雾雾化室，建议使用异丙醇：水 =1：1 的溶剂混合液。用无尘布擦拭雾化室的内部，特别是喷雾挡盖，请勿直接对着毛细管末端冲洗，这样会使真空系统中的压力大大增加。如果污染严重，可使用异丙醇：水=1：1 混合溶剂，卸下电喷雾雾化器，将离子源平放，将混合溶剂倒入雾化室，使用干净的棉签仔细擦拭绝缘体和雾化室内部，然后浸泡 30m in，并用干净的无尘布擦拭干净，将离子源重新安装到仪器上。

常见问题解决方法

1.质谱仪常见的问题是漏液，质谱中的传感器能够感知漏液，干燥气或雾化气无法维持设定要求时，应及时补充液氮。如果液氮用完2小时内无法保证及时补充，建议最好放空四级杆质谱，避免由于质谱长时间在没有氮气的保护造成空气直接大量抽入质谱内部，污染真空腔，损坏仪器。

2.建议准备一个普通的氮气钢瓶暂时代替液氮，以维持干燥气1O 个小时左右。

3.气体与质谱之间的连接绝不要用 P V C 等塑料管，应使用气体专用的不锈钢管线。

4.放置质谱仪的实验室建议配置空调，在质谱连续工作时，电路板及分子涡轮泵会产生大量的热量，保持室温在27℃，否则会导致电路板损坏或降低分子涡轮泵的使用寿命。

5.自增压式液氮储罐正常使用时，罐体外部会因吸热反应而结白霜，属正常现象。

6.若长时间不使用需要关机时，首先要点击 vent 执行放空，观察分子涡轮泵的转速下降情况，下降到安全范围后，再点击 pow er off。建议在关机时不要关闭碰撞气使用的高纯氮，以使整个管路保持正压，有效保护质谱不被环境空气污染。

一些建议：质谱仪在实验室中属于大型仪器，应由专人管理，及时观察机械泵内泵油的位置和颜色，保证液氮和高纯氮的流量。按时清洗质谱相关易污染的配件，如离子源，雾化组件，毛细管等。

单四级杆与三重四级杆有何不同？

三重的可以做MS-MS, 如果只从聚焦来讲三重其实是个双四级杆,而单的不能做MSMS.没有只有双四级杆的仪器, 至少现在还没有.单四级杆也可以实验MSMS，可以通过源内CID实现。

单四极杆碎片较少，定性信息不如三重四极杆。三重四极杆，实际上起碎片作用的是两重，中间那个是起碰撞诱导作用。它能产生较多的碎片，定性比单杆要好。而且相对于离子阱而言，虽然定性要差一点，但定量能力超过离子阱。

两种仪器满足了不同类别的需求，各自有服务领域。比如化合物合成，定性，用SQ足以，另有紫外、核磁辅助。做个简单组分定量，面积归一法,DAD配SQ，就满足需求。单四级杆并不是毫无用武之地。

总的来说，单级四级杆能够满足日常检测需求，三重四级杆成本更高，反而使用效率很低，据了解，多数企业实验室购买了三重四级杆，却只用到了MRM扫描模式的功能，其他就连基本的母离子扫描，子离子扫描，中性丢失等功能，也很少用到。

小结

虽然三重四级杆是定量的不二之选，但相对于飞行时间质谱，离子阱质谱，磁质谱，三重四级杆质谱灵敏度不高，主要还是应用于与液相色谱联用(LC—MS)，用作定量分析。将液相色谱高效的在线分离能力与质谱的高选择性、高灵敏度的检测能力相结合，弥补了传统液相检测器的不足，可以同时得到化合物的保留时间、分子量及特征结构碎片等丰富的信息，是组分复杂样品和微量／痕量样品分离分析最有力的研究手段。