一、工作原理

 

　　四極質(zhì)譜儀的核心原理是基于質(zhì)荷比（m/z）的選擇性過濾。其工作過程可以概括為：首先將待分析的樣品離子化，然后通過四極桿電場選擇特定質(zhì)量的離子，最后將其檢測并轉(zhuǎn)換為質(zhì)譜圖。

 

　　1.離子化：樣品通常首先被引入離子源進(jìn)行離子化。常見的離子化方法包括電子轟擊（EI）、化學(xué)電離（CI）等。離子源的作用是將樣品分子轉(zhuǎn)化為帶電粒子（離子）。這些離子將帶有不同的質(zhì)量和電荷。

 

　　2.四極桿篩選：在儀器中，四極桿（四極電場）起著至關(guān)重要的作用。四極桿由四根平行的金屬棒組成，通常排列成矩形或圓形。通過對四極桿施加交變電場，可以控制不同質(zhì)量的離子通過四極桿的路徑。當(dāng)交變電場的頻率和幅度調(diào)節(jié)到特定值時，只有特定的質(zhì)荷比（m/z）離子能夠在電場中穩(wěn)定飛行，而其他質(zhì)荷比的離子將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)或丟失。通過不斷調(diào)節(jié)電場，它能夠選擇性地篩選出特定的離子進(jìn)行進(jìn)一步分析。

 

　　3.離子檢測：篩選后的離子會進(jìn)入檢測器，常用的檢測器有電子倍增管（EMT）和離子計數(shù)器。離子在檢測器中與探測器發(fā)生作用，轉(zhuǎn)化為電信號，最終通過計算機(jī)進(jìn)行處理并生成質(zhì)譜圖。質(zhì)譜圖中的橫軸代表質(zhì)荷比（m/z），縱軸表示離子的強(qiáng)度。

 

　　二、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

 

　　四極質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)相對簡單，但它集成了多個關(guān)鍵組件，以保證高效的質(zhì)量分析。其主要結(jié)構(gòu)組件包括：

 

　　1.離子源：離子源是第一部分，負(fù)責(zé)將樣品分子轉(zhuǎn)化為帶電離子。常見的離子源包括電子轟擊源、化學(xué)電離源、氬氣離子源等。根據(jù)樣品的性質(zhì)和分析需求，選擇合適的離子化方式至關(guān)重要。

 

　　2.四極桿：四極桿是核心部分，由四根平行的金屬棒構(gòu)成，分別連接到直流電源和交變電源。通過調(diào)節(jié)這些電源的電壓和頻率，可以控制不同質(zhì)量的離子通過四極桿。四極桿可以根據(jù)不同的工作模式進(jìn)行掃描，包括單次掃描模式和質(zhì)譜全掃描模式。

 

　　3.質(zhì)量分析器：在四極桿的作用下，只有符合特定質(zhì)荷比條件的離子能夠通過并進(jìn)入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器的作用是分離不同質(zhì)量的離子，以便進(jìn)行檢測。

 

　　4.檢測器：檢測器負(fù)責(zé)記錄通過四極桿的離子信號。常用的檢測器包括電子倍增管（EMT）和離子計數(shù)器。它們能將離子碰撞轉(zhuǎn)化為電子信號，通過信號強(qiáng)度的變化，生成質(zhì)譜圖。

 

　　5.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：通過內(nèi)置的計算機(jī)系統(tǒng)，對從檢測器傳回的信號進(jìn)行分析和處理。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠生成質(zhì)譜圖，并根據(jù)圖中的質(zhì)荷比信息對樣品進(jìn)行定性和定量分析。

 

　　三、優(yōu)缺點(diǎn)

 

　　四極質(zhì)譜儀因其結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、價格適中，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。然而，它也有一定的局限性。

 

　　1.優(yōu)點(diǎn)：

 

　　-高靈敏度：具有較高的離子選擇性，可以檢測到微量的樣品。

 

　　-快速分析：具有快速掃描和分析的能力，適用于需要實時數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。

 

　　-適應(yīng)性強(qiáng)：可以與其他分析儀器，如氣相色譜（GC）和液相色譜（HPLC）聯(lián)用，進(jìn)行復(fù)合分析，拓展了應(yīng)用范圍。

 

　　2.缺點(diǎn)：

 

　　-分辨率較低：相比于其他類型的質(zhì)譜儀，它的分辨率較低，可能無法分辨出非常相似質(zhì)量的離子。

 

　　-動態(tài)范圍有限：在處理極寬范圍質(zhì)量的離子時，它可能會遇到信號飽和的問題，影響分析準(zhǔn)確性。