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了解离子阱质谱仪2在这一部分，你将学习•离子阱是如何工作的•离子阱的基本操作•离子阱与与其它质谱分析器特点的比较3离子阱的核心环电极(ringelectrode):781KHz0-12,000Vpp–质谱分析用端帽（endcaps):0-781KHz0-20Vpp–用来做质谱分离，CID，在质谱分析中的非线形共振喷射为了捕集、CID和提高质谱分辨率，阱里的氦气通过碰撞来减弱离子的运动4离子阱里离子的马修稳定图M2M1经典方法–端帽没有电压，波动的rf振幅离子喷射点qz~0.91qz=4zeV/mw2ro2V=RF场的振幅m=质量z=电荷w=rf频率(781KHz)r=离子阱的半径(~0.7cm)5非线形共振喷射的马修稳定图M2M1离子喷射值qz更小Agilent-Bruker的方法-rf振幅是波动的，在端帽处加了一个独立的低振幅的rf信号，对喷射离子的频率为共振频率的1/3(也叫轴调节)6为什么非线形共振?•与共振喷射相比在质量分辨率相当的情况下扫描速度更快。7离子阱的分辨率、质量范围和扫描速度之间的关系•降低速度，环电极上的rf振幅会波动，由于降低了离子的动态能量扩散，减小了离子信号的峰宽度。–已报道在质量100处的分辨率大于1,000,000–降低端帽的辅助调节频率会减少喷射离子的qz(如0.1qz),增加仪器的质量范围–已检测到大于100,000dalton的单电荷离子8非线性共振喷射的马修稳定图增加了质量范围轴调节增加了质量范围，离子喷射的qz约为0.159AgilentTrap的质量范围、质量分辨率和扫描速度10在离子阱质谱仪上采集一张质谱谱图的基础-时间事件•离子从API源在阱里积累•离子阱连续地以非线性共振喷射离子API狭缝2离子阱检测器11离子阱产生质谱图事件的时间序列1.排空离子阱2.累积时间3.扫描延迟4.质谱分析12在阱里同时积累所有离子的优点-灵敏更高的有效周期(检测离子在整个周期中所占的百分比)增加了信噪比。13为什么要控制离子累积过程•API产生了大量的带电离子到离子阱•由于离子数目的增加会产生场效应，因此在质谱分析中离子阱里仅能容纳一定数目的离子。•超过这个离子数目（超过空间电荷上限）会降低质谱的分辨率、质量精度和线性动态范围。14范例：当离子阱中积累太多的离子将会发生什么累积时间为10ms累积时间为100ms超过了空间电荷上限15减小空间电荷•空间电荷–离子阱里有太多离子化种类会使电场变形而不利于离子阱的工作•这些离子种类的大多数为基体或溶剂背景•降低空间电荷可以通过：–样品净化–色谱分离–API-iontrap仪器的应用16减小或去除空间电荷效应的API–IonTrap方法•离子电荷控制(ICC):通过控制累积时间来限制离子阱里总电荷，使离子阱里的离子维持在一个恒定的水平•离子分离或选择离子储存(SIS):在累积后仅允许在阱里储存一个质荷比的离子（或在累积时用SIS）•垂直喷雾:在电喷雾过程中减少样品或带电液滴17ICC去除空间充电效应ICC时间调节与TIC呈反比例50ms02468101214Time[min]0.60.81.01.27x10Intens.Lsb00007.d:TIC,All±Lsb00007.d:VariableTrace,AccumulationTime(Trap)累积时间TICICC时间0ms18离子分离或SIS使离子阱里除了想要的离子外排除其它所有的离子•离子分离发生在累积之后但在质谱分析之前•SIS发生在累积时19垂直喷雾减少离子阱里样品的带电种类LCNnebulization2+++++++++++++++++++++5000VAtmosphereDryingGasN300C2°VacuumSamplingCapillary+++++ChargedResidues++IonEvaporationChargedResidue(noise)+++++++++++++++++++++++++-20在离子阱做串联质谱API狭缝2离子阱检测器21离子阱产生MS/MS质谱图事件的时间序列1.排空离子阱2.累积时间3.分离延迟4.离子分离5.碎裂延迟6.CID碎裂7.扫描延迟8.质谱分析22离子阱中碰撞诱导分解(CID)的变量•碎裂电压:作用于帽端的电压(通常~1V)增加离子的动能，其频率为分离离子的共振频率•碎裂时间:碎裂电压作用的时间(通常~20ms)•碰撞气:氦气是碰撞气•Cut-off质量:用来捕集离子的环电极上的rf振幅(通常约为马修稳定图中离子喷射点的0.3)23调节碎裂电压使CID最大•碎裂电压有一个电压范围(例如0.3–3V)。在此范围内波动，确保所有的离子在碎裂时间内(例如20ms)都经过CID，(注意碎裂较电压波动快，因此离子在碎裂之前不会被喷射出。)碎裂电压电压太高-离子在CID之前喷射出电压太低-没有足够的动能使离子碎裂相对强度24为什么调节CID的Cutoff质量?•增加cutoff质量增加了作用于离子上的捕集场，允许更高的碎裂电压（更高的动能）作用在稳定的离子上使其碎裂。快速Cal设置(自动选择qz)25离子阱上MSn能力•什么是MSn?–该方式是表明多级离子分离和碎裂步骤可产生离子质谱图。–n=分离和碎裂步骤数目，最小是1（最后一步是全扫描).•e.g.MS3意义–1)一个母离子的分离和碎裂–2)由前级碎裂得到的子离子的分离和碎裂–3)全扫描质谱分析26MS3的图解累积累积第一级离子分第一级离子分离离第一级离子碎第一级离子碎裂裂第二级离子分第二级离子分离离第二级离子碎第二级离子碎裂裂第三级质谱分第三级质谱分析析MassAA++AA11++AA22++AA33++AA44++AA22++AA1111++AA2121++AA3131++AA4141++AA1111++AA2121++AA3131++AA4141++MS1MS1MS2MS2MS3MS3Mass27MS5范例28何时用MSn及n值可做什么•在阱里低能量的CID经常会导致一个重排的子离子(e.g.丢失H2O),因此,多一级的MS/MS会提供更多的结构信息和结构特征.•在AgilentTrap上n可为2-10(离子阱的记录为17).(在MS17的子离子的谱图会是怎样的?)•如果每一级MS/MS后都会形成许多子离子，那么在n=4以后灵敏度就会有很显著的下降.记住电荷不会超过最初母离子.有越多的子离子形成,最初的电荷也越被分散.29在高阶MSn信号水平的损失假设每一步碎裂产生假设每一步碎裂产生33个强度相同的离子个强度相同的离子30有关离子阱的其它文献