三重四級桿：請叫我定量專家

四級桿是最好的質量分析器，三重四極桿質譜作為售價數倍於普通GCMS或LCMS的高端產品，已經大量進入了我國商檢、質檢和研究單位。毋庸置疑，三重四極桿是定量的不二之選，在定量方面有絕對優勢，但是在高分辨、多級串級質譜等定性方面優勢較弱。

很多國外的實驗室都採用裝備數台QQQ並配備一台離子阱或者QTOF儀器，以彌補定性能力的不足。

玩轉三重四級桿必知！

質譜分析具有高靈敏度，樣品用量少，高準確度，分析速度快，分離和鑒定同時進行等優點。常見的質譜離子源E SI、A P C I、M A LD I。常見質譜分析器有四級桿分析器，飛行時間分析器(TOF )，傅立葉轉換一離子回旋加速共振(F T—IC R )。

1、其實是三重六極桿？

三重四級桿也叫做QQQ質譜。

第一個四級桿根據設定的質合比範圍掃描和選擇所需的離子。

第二個四級桿，也稱碰撞池，用於聚集和傳送離子。在選擇離子飛行的途中，引入碰撞氣體氮氣，

第三個四級桿用於分析在碰撞池中產生的碎片離子。

簡單的說：Q1可以篩選母離子mz1;Q2通過碰撞碎裂打碎離子，形成碎片離子峰;Q3篩選子離子，定量子離子碎片強度mz2。

實際上，碰撞池採用了六極桿的設計，擁有更好的聚焦及傳輸功能，四級桿就被淘汰了，但還沿用三重四級桿的名稱。

2、每個四級桿分析器工作方式主要有三種：

全離子通過(TTI)、掃描(SC A N )、選擇離子監測(SIM )。

將兩個四級桿在空間上串聯起來，主要的工作方式有全掃描(Scan)，選擇離子監測(SIM )，子離子掃描(Product Ion Scan)，母離子掃描(Precur—sor Ion Scan)，多重反應監測(M R M )。

3、三重四極桿工作模式

4、告訴你MRM假陽性率較低的原因

MRM假陽性率較低的原因：利用母離子和子離子的共同特徵，定量選擇性提高。

例如：

–如果樣品A母離子697和樣品B542在打碎後都具有子離子245；

–如果直接以特徵離子245定量A697，那麼樣品B就會對樣品A的定量造成干擾；

–而利用離子對697-245定量，B542在A697通過Q1時無法通過Q1，這樣就排除了B542的干擾。

5、選擇性離子監測與全掃描對比

三重四級桿質譜是最靈敏和定量重現性最好的儀器

在質譜應用領域裡，三重四級桿質譜是最靈敏和定量重現性最好的儀器，對於液/質/質來說是權威的分析工具。

使用三重四級桿質譜儀有以下優勢：

樣品不需進行衍生化；

在單個分析中實現確認定量；

在複雜很髒的基體中的低檢測限，提高實驗室效率、產出率；

獲得更可靠和可值得信賴的測試結果。

舉個例子：三重四級桿檢測三聚氰胺有多強大？

在三聚氰胺的LC/MS-MS檢測中，我們可以設定質譜的Q1過濾出m/z127（三聚氰胺加氫峰，M+H+），Q2碎裂（CID）後產生的碎片譜圖如下：

三聚氰胺的加氫峰127在Q2中變為110、85、68、60等m/z的碎片，即：以分子量代表化學反應物和產物：(127)=>(110)+(85)+(68)+(60)

Q2中包含4個反應（Reaction）：

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

我們可以通過使用Q3檢測碎片離子110、85、68或60來反映三聚氰胺的強度。通過偏最小二乘法可以通過多個子離子強度計算母離子強度。實際上在質檢部門，實驗人員只需要選擇85或68這種強度較高的子離子峰來檢測，就足以精確的檢測奶粉中三聚氰胺的含量，靈敏度可高達50ppb，比GCMS的2ppm高出50倍。

當然在實際使用過程中，往往需要在一份樣品中一次性同時檢測幾十甚至一千種有害物質。這時可以分別對每一個項目選擇1～2個離子對，編輯成表讓QQQ來循環定量檢測，類似於SIM。在美國FDA的實驗室中，一台自動進樣的三重四極桿質譜每晝夜可以測量20～100個樣品，定量檢測數萬個項目。

三重四極桿與其他液相/質譜聯用技術的比較

在質譜應用領域裡三重四極桿是最靈敏和定量重現性最好的儀器：三重四極桿在執行中性丟失掃描和母子掃描模式具有最好的靈敏性和準確性。

三重四極桿不是最好的獲取質譜圖的儀器，平行測量的質譜系統會更好些；

三重四極桿質譜/質譜不如離子阱質譜儀（TRAPS）靈敏（定性）；

三重四極桿質譜不如飛行時間質譜儀（TOF）所獲取的質譜圖那麼有說服力（定性）。

三重四級桿質譜是如何定量的？

三重四級桿通過離子打碎獲得特異性子離子，子離子在通過Q3後時在接收器上轉化為電信號，反映到分析軟體就是離子強度圖。在一定線性範圍下，分析物濃度越高，打到接收器上的離子就越多，信號越強，這是定量的基礎。

此外在定量時可以選擇用峰高或峰面積定量，一般選用峰面積定量準確。因為是定量，所以必需標準曲線，原理與高效液相類似。一般多用內標法定量，以排除質譜重現性和樣品處理造成的影響。

那麼，隨著設置離子對越多，如何能保證定量準確呢？四極桿對於離子的選擇性通過是交替進行的，在所有離子通道之間快速切換。隨著設置離子對數量的增加，每個離子所佔用的檢測時間縮短，這會影響到其檢測靈敏度，但是只要實際樣品和標準溶液所採用的分析方法一致，定量的準確性理論上是不受影響的。

三重四級桿環境條件

環境要求實驗室溫度為15～27℃，溫度變化<>℃／h，相對濕度< 80="">，質譜儀在工作時，電路板及分子蝸輪泵會產生大量的熱量，要求室溫不大於27℃。長期處於高溫下運行，會導致電路板損壞及降低泵的使用壽命。儀器需要的氣體有3處，分別是霧化氣，乾燥氣和碰撞氣。安捷倫三重四級桿質譜儀都使用氮氣，w aters、島津質譜儀碰撞氣使用氬氣，霧化氣和乾燥器使用氮氣。作為霧化氣和乾燥氣的使用的氮氣，要求純度大於95.5 %。

三重四級桿的日常維護及常見問題

機械泵的日常維護

日常使用中，必須每周逆時針擰開機械油泵氣鎮閥，把油氣分離器內多餘的泵油放回泵內。

每周定期檢查確認泵油液位在標識的最高和最低刻度之間。若不及時把泵油迴流到機械泵內，當泵內油位低於上限時，會損壞機械泵。

建議半年換一次泵油，可從側面觀察泵油的顏色，當渾濁不透明時，需要及時更換泵油，切忌將新泵油直接加入機械泵內，更換泵油時，首先要放空儀器，關閉電源，拔掉電源線，將廢油排光後，再添加新泵油。

配件的清洗

每天或者一個批次的樣品運行結束後，可以用乙腈：水= 9：1流動相，流速2m L／m i n，沖洗3m in。每天清洗電噴霧霧化室，建議使用異丙醇：水=1：1的溶劑混合液。用無塵布擦拭霧化室的內部，特別是噴霧擋蓋，請勿直接對著毛細管末端沖洗，這樣會使真空系統中的壓力大大增加。如果污染嚴重，可使用異丙醇：水=1：1混合溶劑，卸下電噴霧霧化器，將離子源平放，將混合溶劑倒入霧化室，使用乾淨的棉簽仔細擦拭絕緣體和霧化室內部，然後浸泡30m in，並用乾淨的無塵布擦拭乾凈，將離子源重新安裝到儀器上。

常見問題解決方法

1.質譜儀常見的問題是漏液，質譜中的感測器能夠感知漏液，乾燥氣或霧化氣無法維持設定要求時，應及時補充液氮。如果液氮用完2小時內無法保證及時補充，建議最好放空四級桿質譜，避免由於質譜長時間在沒有氮氣的保護造成空氣直接大量抽入質譜內部，污染真空腔，損壞儀器。

2.建議準備一個普通的氮氣鋼瓶暫時代替液氮，以維持乾燥氣1O個小時左右。

3.氣體與質譜之間的連接絕不要用P V C等塑料管，應使用氣體專用的不鏽鋼管線。

4.放置質譜儀的實驗室建議配置空調，在質譜連續工作時，電路板及分子渦輪泵會產生大量的熱量，保持室溫在27℃，否則會導致電路板損壞或降低分子渦輪泵的使用壽命。

5.自增壓式液氮儲罐正常使用時，罐體外部會因吸熱反應而結白霜，屬正常現象。

6.若長時間不使用需要關機時，首先要點擊vent執行放空，觀察分子渦輪泵的轉速下降情況，下降到安全範圍後，再點擊pow er off。建議在關機時不要關閉碰撞氣使用的高純氮，以使整個管路保持正壓，有效保護質譜不被環境空氣污染。

一些建議：質譜儀在實驗室中屬於大型儀器，應由專人管理，及時觀察機械泵內泵油的位置和顏色，保證液氮和高純氮的流量。按時清洗質譜相關易污染的配件，如離子源，霧化組件，毛細管等。

單四級桿與三重四級桿有何不同？

三重的可以做MS-MS, 如果只從聚焦來講三重其實是個雙四級桿,而單的不能做MSMS.沒有隻有雙四級桿的儀器, 至少現在還沒有.單四級桿也可以實驗MSMS，可以通過源內CID實現。

單四極桿碎片較少，定性信息不如三重四極桿。三重四極桿，實際上起碎片作用的是兩重，中間那個是起碰撞誘導作用。它能產生較多的碎片，定性比單桿要好。而且相對於離子阱而言，雖然定性要差一點，但定量能力超過離子阱。

兩種儀器滿足了不同類別的需求，各自有服務領域。比如化合物合成，定性，用SQ足以，另有紫外、核磁輔助。做個簡單組分定量，面積歸一法,DAD配SQ，就滿足需求。單四級桿並不是毫無用武之地。

總的來說，單級四級桿能夠滿足日常檢測需求，三重四級桿成本更高，反而使用效率很低，據了解，多數企業實驗室購買了三重四級桿，卻只用到了MRM掃描模式的功能，其他就連基本的母離子掃描，子離子掃描，中性丟失等功能，也很少用到。

小結

雖然三重四級桿是定量的不二之選，但相對於飛行時間質譜，離子阱質譜，磁質譜，三重四級桿質譜靈敏度不高，主要還是應用於與液相色譜聯用(LC—MS)，用作定量分析。將液相色譜高效的在線分離能力與質譜的高選擇性、高靈敏度的檢測能力相結合，彌補了傳統液相檢測器的不足，可以同時得到化合物的保留時間、分子量及特徵結構碎片等豐富的信息，是組分複雜樣品和微量／痕量樣品分離分析最有力的研究手段。

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