實驗室分析儀器有機質譜儀器的性能指標

通常衡量一臺質譜儀性能好壞的指標主要有靈敏度、分辨率和質量范圍。但是由于質譜儀種類繁多，有些性能指標還應當結合儀器的功能來衡量，如質譜儀的進樣方式、電離方式。此外，質量分析器的功能、軟件處理功能等也是衡量質譜儀性能的指標。

一、靈敏度

靈敏度（sensitivity）主要反映儀器對樣品在量的方面的檢測能力。它是一臺質譜儀的電離效率、離子傳輸效率及檢測效率的綜合體現。根據檢測條件的不同，靈敏度可用不同的方式來描述，如絕對靈敏度、相對靈敏度、分析靈敏度。絕對靈敏度表示檢測器對一定樣品量的信號響應值；相對靈敏度表示儀器所能分析的樣品中組分的最低相對含量；分析靈敏度表示儀器可檢測的最低分析物濃度，又稱檢出限。

有機質譜中常用某種標準樣品的最小檢測量來衡量儀器的靈敏度。例如在LC-MS中，常用利血平標準品，檢測獲得其分子離子峰信號，同時給出信噪比值。在相同的檢測條件下，所用的樣品量越小，表明儀器的靈敏度越高。一些質譜儀也用相對靈敏度來反映其性能。

相對靈敏度可衡量儀器檢測樣品中微量或痕量物質的能力。靈敏度參數還與許多其他條件有關系，如離子化手段、檢測器類型等，不同的樣品也產生不同的靈敏度。因此，必須先清楚具體的檢測條件，討論靈敏度參數時才能反映儀器的真實性能。

二、分辨率

分辨率（resolution）即分辨本領，是質譜儀對不同質量離子分離和對相同質量離子聚焦兩種能力的綜合表征。如果兩個離子峰的質量數分別為m₁和m₂，兩離子峰的質量之差△m＝m₂-m₁，當儀器能把這兩個離子峰剛好分開時，則定義儀器的分辨率為R＝m₁/△m。所述兩個離子峰剛好分開是指前一個離子峰的峰尾和后一個離子峰的起點相連，且連接點剛好落在基線上，或者說兩個離子峰的中心距△x等于兩離子峰的平均寬度W＝（W₁＋W₂）/2（如圖1所示）。

例如，假設兩離子峰的質量數分別為100和101，當兩峰剛好分開時，儀器的分辨率R＝100/（101-100）＝100；如果剛好被分開的兩離子峰質量數分別為100.0和100.1，則此時儀器的分辨率為1000。換言之，如果要將質量數分別為100.0和100.1的兩離子峰分開，儀器的分辨率至少達到1000。由此可見，分辨率的物理意義是質譜儀在質量數m附近能夠分辨的最小相對質量差。分辨率為100表示在質量數附近，儀器能夠分辨的質量差△m為1u；而分辨率為1000表示在質量數100附近能夠分辨的質量差為0.1u，而在質量數1000附近則只能分辨1u的質量差。同樣是分辨1u的質量差，離子質量m越大，要求儀器的分辨率越高。在相同離子質量數上，分辨率越高，能夠分辨的質量差越小，測定的質量精度越高。這說明質量測量精度既與儀器分辨率有關，又與被測離子的質量有關。在相同的分辨率下，測量低質量離子的質量精度高，而測量高質量離子的質量精度低。如果在相同的質量精度要求下，量較高質量離子，則要求更高的儀器分辨率。

在實際測量儀器分辨率時，找到兩個剛好分開的離子峰往往比較困難，因此，可以任意選擇兩個分開的離子峰，或選擇有部分重疊的離子峰。則分辨率R可表示為： 

式中，a為兩離子峰的中心距：b為平均峰寬（當兩離子峰相隔不遠時，可近似為其中任一離子峰的峰寬）。

現在國際上規定使用10％峰谷作為測量分辨率的標準。10％峰谷是指相鄰的兩個相等峰高的峰谷高度為峰高的10％（如圖2所示），即兩離子峰分別以5％峰高重疊，此時，峰寬b的測量點確定為5％峰高處。 

圖1 分辨率的定義

圖2 分辨率的測量

分辨率是衡量一臺質譜儀性能的重要指標，質譜儀的分辨率幾乎決定了儀器的價格。分辨率在500左右的質譜儀可以滿足常規有機分析的需要，此類儀器的質量分析器一般有四極桿、離子阱等，它們的價格相對較低。當要進行準確的同位素質量及有機分子質量測定時，分辨率大于10000的高分辨率質譜儀具有很大的優勢。目前市場上有分辨率超過100000的高分辨率質譜儀，這類質譜儀的價格是低分辨率質譜儀的數倍。

三、質量范圍

質量范圍（mass range）是指一臺質譜儀能夠測量的離子質量下限與上限之間的一個范圍這是質譜儀一個非常重要的參數，它決定了可測量樣品的分子量。質量分析器是決定質譜儀質量范圍大小的關鍵，四極桿分析器的質量范圍上限一般為幾千，而飛行時間質量分析器可達幾十萬。由于質量分離的原理不同，不同的分析器有不同的質量范圍。隨著儀器制造技術的不斷發展，質譜儀的質量上限也在不斷突破。新的電離方法，如電噴霧電離技術、基質輔助激光解吸電離技術、快原子轟擊電離技術等手段能夠將大分子有效離子化，也使得質譜儀檢測的質量范圍不斷提高。

四、質量穩定性

質量穩定性是指質譜儀在工作時質量穩定的情況，通常用一定時間內質量漂移的質量單位來表示。例如：某儀器的質量穩定性為02u/12h，意思是該儀器在12h之內，質量漂移不超過0.2u。五、質量精度質量精度是指質量測定的精確程度。常用相對百分比表示，例如，某化合物的質量為195.0876u，用某一質譜儀多次測定該化合物，測得的質量與該化合物理論質量之差在0.001u之內，則該儀器的質量精度為百萬分之五即5×10^-6）。質量精度是高分辨質譜儀的一項重要指標，而對于低分辨質譜儀沒有太大意義。