各種類型質譜儀器的優缺點

　　1913年J.J.Thomson制成第一臺質譜儀，用其發現了20Ne,22Ne同位素。1919年第一臺質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓于1919年制成的。阿斯頓用這臺裝置發現了多種元素同位素，研究了53個非放射性元素，發現了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學獎。早期的質譜儀主要是用來進行同位素測定和無機元素分析，二十世紀四十年代以后開始用于有機物分析，六十年代出現了氣相色譜-質譜聯用儀，使質譜儀的應用領域大大擴展，開始成為有機物分析的重要儀器。計算機的應用又使質譜分析法發生了奔騰變化，使其技術更加成熟，使用更加方便。八十年代以后又出現了一些新的質譜技術，如快原子轟擊電離子源，基質輔助激光解吸電離源，電噴霧電離源，大氣壓化學電離源，以及隨之而來的比較成熟的液相色譜-質譜聯用儀，感應耦合等離子體質譜儀，富立葉變換質譜儀等。這些新的電離技術和新的質譜儀使質譜分析又取得了長足進展。目前質譜分析法已廣泛地應用于化學、化工、材料、環境、地質、能源、藥物、刑偵、生命科學、運動醫學等各個領域。

　　四極桿質譜儀，QMS

　　QMS是最常見的質譜儀器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占絕大多數。

　　優點：

　　結構簡單、成本低；

　　維護簡單；

　　SIM功能的定量能力強；

　　是多數檢測標準中采用的儀器設備。

　　缺點：

　　無串極能力，定性能力不足；

　　分辨力較低（單位分辨），存在同位素和其他m/z近似的離子干擾。

　　速度慢；

　　質量上限低（小于1200u）。

　　典型產品：

　　沃特世Xevo TQ-S系列：革命性StepWave技術，想在難以想象的低濃度下更準確、更穩定、重復性更高地分析化合物？沒問題！

　　舜宇恒平MSQ8100型臺式GC/MS： 高精度溫度控制和快速升降溫，最高30000u/s的掃描采集速度，即使是尖銳的色譜峰也能穩定采集。

　　飛行時間質譜儀，TOFMS

　　TOFMS是速度最快的質譜儀，適合于LC-MS方面的應用。

　　優點：

　　分辨能力好，有助于定性和m/z近似離子的區別，能夠很好的檢測ESI電噴霧離子源產生多電荷離子；

　　速度快，每秒2～100張高分辨全掃描（如50～2000u）譜圖，適合于快速LC系統（如UPLC）；

　　質量上限高（6000～10000u）。

　　缺點：

　　無串極功能，限制了進一步的定性能力；

　　售價高于QMS；

　　較精密，需要認真維護。

　　典型產品：

　　天瑞iTOFMS-1G：是中國首款具有完全自主產權的商品化小型臺式電子轟擊離子源-飛行時間質譜聯用儀。具有高分辨、高靈敏度和高采集速度的優異功能，實現了與快速氣相色譜的完美對接。

　　珀金埃爾默的AxION 2 TOF MS：精確的質量分析性能和超寬的動態線形范圍，采集速率高，能進行快速色譜分析。

　　三重四極桿質譜儀，QqQ

　　QqQ質譜給四極桿質譜儀在保留QMS原有定量能力強的特點上，提供了串級功能，加強了質譜的定性能力，檢測標準中常作為QMS的確認檢測手段。

　　優點：

　　有串極功能，定性能力強；

　　定量能力非常好，MRM信噪比高于QMS的SIM；

　　是常用的QMS結果確認儀器；

　　除一般子離子掃描功能外，QQQ還具有SRM、MRM、母離子掃描、中性丟失（Neutral loss）等功能（離子阱不行）對特征基團的結構研究有很大幫助。

　　缺點：

　　分辨力不足，容易受m/z近似的離子干擾；

　　售價較高；

　　需要認真維護。

　　典型產品：

　　SCIEX Triple Quad? 5500 LC/MS/MS 系統： 據說是市場上靈敏度最高的三重四極桿質譜？在復雜基質的混合物分析中，仍具有高靈敏度和極強的耐用性。

　　四極離子阱，QTrap

　　技術上而言，在傳統QQQ的四極桿中加入了輔助射頻，可以做選擇性激發；或者就功能而言，為QQQ提供了多級串級的功能

　　優勢：

　　同時具備MRM、SRM、中性丟失和多級串級功能，非常適合于未知樣品的結構解析

　　缺點：

　　分辨力還是低了點

　　典型產品：

　　ABI/Sciex， QTrap5500系列質譜：世界上最靈敏的離子阱系統。

　　線性離子阱，Linear Ion Trap

　　傳統3D離子阱的增強版本

　　優點：

　　相對于傳統3D離子阱，靈敏度高10倍以上；

　　多級串級質譜。

　　缺點：

　　相對于QqQ，還是不能做MRM、中性丟失等特征基團篩選功能。

　　典型產品：

　　Thermo公司的LTQ XL線性離子阱質譜儀：增強型二維線性離子阱質譜儀，擁有無與倫比的靈敏度和超快的周期時間，可以保證在最短的時間內用最少的樣品得到最多的質譜信息

　　線型離子阱和三維離子阱的比較

　　這個比較可能是很少有的一邊倒的場面——線型離子阱的靈敏度、分辨力、速度、通量等指標均優于傳統的3D離子阱。

　　自從2003年Finnigan公司推出了LTQ線型離子阱之后，由于ZL的問題其他公司不能生產線型離子阱，一時間眾多廠家的3D離子阱銷量下降很多。3D離子阱的市場被線型離子阱蠶食的非常嚴重，特別是在中國質譜市場，由于用戶愛追新潮、求大求好，線型離子阱在中國賣的很好。以至于在很多時候Bruker和Agilent的離子阱廣告都看不見了。但是實際上線型離子阱在國外并不是非常流行，特別是一些離子阱的老用戶，由于已經習慣了離子阱的指標，對于價錢高很多的線型離子阱往往只叫好不出手，寧可買只要3/5價錢的LCQ這種老式3D離子阱。

　　四極桿飛行時間串聯質譜，QTOF

　　QTOF以QMS作為質量過濾器，以TOFMS作為質量分析器。

　　優點：

　　能夠提供高分辨譜圖；

　　定性能力好于QqQ；

　　速度快，適合于生命科學的大分子量復雜樣品分析。

　　缺點：

　　成本高；

　　需要仔細維護。

　　典型產品：

　　Agilent 6545 Q-TOF LC/MS 系統：更高的分離能力和靈敏度，比前代的常規分析儀器高 5 倍，快速強大的自動調諧功能，在小分子化合物分析方面可獲最佳結果。

　　布魯克impact II四極桿飛行時間質譜儀：50 GBit/sec 的采樣速率，高分辨率下的穩定性數據采集也沒問題，適合高通量定量方面的應用。

　　這一點是德國布魯克的Maxis超高分辨QTOF的賣點——在每秒20譜圖的速度下保持6萬分辨力。

　　離子阱-飛行時間質譜，Trap TOF

　　以3D離子阱作為質量選擇器和反應器，結合了離子阱的多級質譜能力和飛行時間質譜的高分辨能力

　　優點：

　　同時具有多級串級和高分辨能力，適合于未知樣品的定性工作，如糖蛋白的定性。

　　缺點：

　　由于離子阱容量限制，對于混合樣品的靈敏度欠佳；

　　定量能力弱。

　　典型產品：

　　島津LCMS-IT-TOF質譜儀：貌似200萬以上？用過的同學表示這個儀器作精確分子量挺不錯的，不用lock mass。但軟件界面太多，有點擠，買個超大的顯示器24寸以上比較好。這個儀器MSMS碎片不是太豐富，正負極可以高速切換。

　　磁質譜，Sector MS

　　磁質譜的定量能力是各種質譜中最強的。現在已較少使用，僅用于地質元素和痕量二惡英的檢測。

　　優點：

　　技術經典、成熟，NIST等MS庫采用的儀器；

　　分辨力非常好（100k，m/&Delta m FWHM），干擾少；

　　靈敏度高，定量能力是各種質譜中最好的。

　　缺點：

　　體積、重量大；

　　售價很高；

　　速度慢；

　　維護復雜，很費電。

　　典型產品：

　　英國MSI的AUTOCONCEPT GC-MS：Autoconcept比任何同類產品占用更少的場地面積，無需額外的分析實驗室空間。在同類產品中Autoconcept以最小尺寸而著稱。

　　傅立葉變換質譜儀，FT-ICR-MS

　　質譜中的貴族，質量精度超級好，幾個月都不需要校正。但是價格也是貴的讓人心寒啊。

　　傅立葉變換質譜儀的分辨能力最高，常作為高端科學研究的裝備。

　　優點：

　　能夠做多級串級，定性能力極好；

　　分辨力極高；

　　靈敏度很好。

　　缺點：

　　體積重量大；

　　售價極高；

　　速度也較慢；

　　維護費用非常昂貴。

　　典型產品：

　　布魯克solariX XR傅立葉變換質譜儀——超高分辨FT-ICR MS：提供罕見的全范圍離子穩定性和高達千萬級的研究極分辨率，對化合物同位素精細結構進行深入分析，獲得確認元素組成的詳細信息。

　　靜電場傅立葉變換質譜，Orbitrap

　　優點：

　　高分辨，60k～120kFWHM，質量精度高；

　　相對FT-ICR而言，價格稍低（～450kUSD）。

　　缺點：

　　不能單獨做串級；

　　分辨力、靈敏度、質量穩定性等離FT-ICR還有距離。

　　典型產品：

　　 Thermo Orbitrap系列質譜；

　　Thermo ScientificTM Q ExactiveTM GC Orbitrap GC-MS/MS系統：不僅具有三重四桿GC-MS的定量能力，還具備Orbitrap技術才能提供的高質量精度、全掃描高分辨率、準確質量數能力。

　　Orbitrap和FT-ICR-MS的技術比較：Orbitrap與原有的“超導磁鐵傅立葉變換離子回旋共振質譜”（SC FT-ICR-MS，常說的FTMS）有類似的地方也有許多不同。Orbitrap相當于一臺輕量級FTMS，它的維護簡單，相當于TOF；指標方面略遜于FTMS，但是比一般質譜要好。Orbitrap的分辨力比FTMS低。兩種質譜的采樣速度相當，但比TOF和四極桿、離子阱慢的多。Orbitrap和FTMS都可以通過減少采樣時間來提高速度，但這是以犧牲分辨力為代價的。