三重四極桿質譜儀是一種非常常見的質譜儀器，廣泛應用于化學分析、環(huán)境監(jiān)測、食品安全、藥物分析等領域。其工作原理是基于質譜分析技術，結合了多個四極桿的串聯和碰撞誘導解離（CID）等技術，能夠對復雜樣品進行高靈敏度、高選擇性的定性與定量分析。下面我們詳細解析其工作原理。 一、基本組成
三重四極桿質譜儀由三個四極桿組成，每個四極桿都是一個由四根金屬桿組成的電場元件，分別標記為Q1、Q2和Q3。每個四極桿具有特定的功能和作用：
Q1（第一四極桿，選擇性過濾）：用來選擇特定的母離子（前體離子），也就是我們需要分析的目標離子。
Q2（第二四極桿，碰撞池）：用于將選中的母離子與氣體分子發(fā)生碰撞，發(fā)生碰撞誘導解離（CID）產生碎片離子（子離子）。
Q3（第三四極桿，選擇性過濾）：用于選擇和檢測從Q2中生成的碎片離子，也即子離子。
二、工作原理
1.離子源（IonSource）
首先，樣品需要通過離子源（如電子轟擊源、化學電離源等）轉化為帶電離子。通常情況下，樣品在離子源中通過與電子或化學試劑的相互作用產生帶正電或負電的離子。
2.Q1：選擇母離子（PrecursorIonSelection）
進入第一個四極桿（Q1）之前，離子被加速到特定的速度，Q1負責選擇其中的一部分母離子。Q1通過調節(jié)其電場，使得只有質量/電荷比（m/z）為目標離子的離子能夠通過其電場，其它不需要的離子被排除。
例如：如果目標離子的質荷比（m/z）為300，那么Q1就會調節(jié)電場，使得只有m/z為300的離子能夠通過，其它質荷比的離子則會被過濾掉。
3.Q2：碰撞池和碎片化（Collision-InducedDissociation,CID）
選擇通過Q1的母離子將進入第二個四極桿（Q2）。Q2是一個碰撞池，里面充滿了氣體（通常是氬氣）。在Q2中，母離子會與碰撞氣體發(fā)生碰撞，導致其解離成多個碎片離子。這種過程被稱為碰撞誘導解離（CID）。
例如，如果母離子是m/z300，經過Q2的碰撞池后，它可能解離成多個碎片離子，像是m/z100、150、200等等，這些就是所謂的子離子。
4.Q3：選擇碎片離子（ProductIonSelection）
最后，進入第三個四極桿（Q3）。Q3的作用是選擇特定的子離子進行檢測。與Q1類似，Q3會通過電場調節(jié)，只允許目標碎片離子通過。通過這一過程，質譜儀能夠準確地識別特定的碎片離子，并且由此反推出原始母離子的結構和成分。
例如：如果我們希望檢測m/z150的子離子，Q3將僅允許m/z150的離子通過并進入質譜檢測器進行檢測。
5.質譜檢測器（Detector）
最終，選擇的離子會到達質譜儀的檢測器（例如，電子倍增管），在這里它們會被檢測和記錄。通過對母離子及其碎片離子的分析，可以獲得目標分子的結構信息，并進行定性和定量分析。
三、三重四極桿質譜儀的優(yōu)點
高靈敏度：通過三重四極桿串聯過濾，能夠對目標分子進行高效的選擇性分析，從而提高檢測的靈敏度和特異性。
高選擇性：由于采用了母離子與子離子的選擇，能夠有效地剔除干擾信號，增加目標物質的選擇性檢測能力。
定量能力強：可以通過目標離子（母離子）和碎片離子（子離子）的響應強度比值進行高精度的定量分析。
適用于復雜樣品：對于復雜的樣品（如環(huán)境樣品、食品、藥物等），三重四極桿質譜儀能夠有效地進行多組分同時分析。
四、應用領域
環(huán)境監(jiān)測：可用于檢測空氣、水體、土壤中的有害物質，如農藥等。
食品安全：通過分析食品中的農藥殘留、添加劑等，確保食品安全。
臨床藥物檢測：用于藥物的血液濃度檢測、代謝物分析、藥物的定量分析等。
藥物研發(fā)：在藥物研發(fā)過程中，三重四極桿質譜儀廣泛用于藥物的定量分析、藥物代謝和藥效研究。
五、總結
三重四極桿質譜儀通過三個四極桿的串聯配置，能夠高效地進行離子的選擇、碎片化、過濾和檢測，具有很高的靈敏度和選擇性。其定量和定性分析能力使其在環(huán)境分析、食品安全、藥物分析等多個領域得到了廣泛應用。
