蛋白质组学中常用质谱仪汇总（二）

质谱分析中分离离子的常见的质谱仪有六种：四极质谱仪、飞行时间质谱仪、扇形磁质谱仪、静电质谱仪、四极离子阱质谱仪、离子回旋共振。上期文章中，我们介绍了四极质谱仪和飞行时间质谱仪，本期将介绍其他四种常用质谱仪。

扇形磁质谱仪

与前面提到的飞行时间（TOF）质谱仪类似，在扇形磁质谱仪中，离子通过飞行管加速，在飞行管中，离子通过电荷质量比分离。扇形磁场和飞行时间的区别在于用磁场分离离子。当移动电荷进入磁场时，电荷在垂直于外加磁场的方向上偏转成一个独特半径的圆周运动。磁场中的离子经历两个相等的力：磁场力和向心力。



公式（4）

然后，可以重新排列上述方程式，得出：



公式（5）

如果将此方程代入动能方程：，可得：



公式（6）



公式（7）

一般来说，一定的m/z值的离子会有一个唯一的半径路径，如果磁场大小B和加速区的电压差V都保持不变，则可以确定路径半径。当相似的离子通过磁场时，它们会发生相同程度的偏转，并遵循相同的轨迹。未经V和B值选择的离子，将与飞行管壁的任意一侧发生碰撞，或不会通过狭缝进入探测器。扇形磁质谱仪可用于质量聚焦，它们可聚焦角色散 (angular dispersions)。

扇形静电质谱仪

与飞行时间质谱类似，它在飞行中分离离子，但它是用电场分离的。扇形静电质谱仪由两个等电位和对电位的曲板组成。当离子穿过电场时，会发生偏转，电场对离子的作用力等于对离子的向心力。这时，相同动能的离子被聚焦，不同动能的离子被分散。



KE



公式（9）

扇形静电质谱仪是能量聚焦器，离子束聚焦于此获取能量。单独使用的静电质谱仪和扇形磁质谱仪是单聚焦仪器，当这两种技术同时使用时，则被称为双聚焦仪器，因为在这种仪器中，能量和角色散都被聚焦。

四极离子阱质谱仪

该质谱仪采用了与上述四极质谱仪相似的原理，它用电场以质量电荷比分离离子。该质谱仪由一个特定电压的环形电极和接地端盖电极组成，离子通过一个端盖进入电极之间的区域。进入后，由于电极的作用，空腔中的电场使具有一定m/z值的离子在空间中运动。随着射频电压的增加，较重的质量离子轨道变得更稳定，较轻的质量离子变得不稳定，导致它们与壁碰撞，去除了移动到探测器并被探测器探测到的可能性。

四极离子阱通常进行质量选择性喷射，通过逐渐增加外加的射频电压，有选择地喷射被捕获的离子，以增加质量。

离子回旋共振

ICR是一种利用磁场将离子捕获到其内部轨道的离子阱。在这个分析仪中，不发生离子分离，而是所有特定范围的离子都被困在里面，另外外加电场还有助于产生信号。如前所述，当一个移动的电荷进入磁场时，它会经历一个向心力使离子绕轨道运动。同样的，磁场对离子的作用力等于对离子的向心力。



公式（10）

离子垂直于磁场的角速度可以用Wc=v/r来代替：



公式（11）



公式（13）

轨道的频率取决于离子的电荷和质量，而不是速度。当磁场保持恒定时，可以通过测量角速度wc来确定各离子的荷质比，其关系是：在高wc时，m/z值较低；在低wc时，m/z值较高。相反符号的电荷具有相同的角速度，唯一的区别是它们的轨道方向相反。



离子回旋共振

为了从捕获的离子中产生电信号，在离子阱上施加一个不同的电场:



公式（13）

当电场中的wc与某一离子的wc相匹配时，离子吸收能量，使离子的速度和轨道半径增大。在这个高能轨道上，当离子在两个极板之间振荡时，电子在其中的一个极板上积聚，从而产生振荡电流或电流图像。在一定频率下，电流与电池中离子的数量成正比。

在傅里叶变换ICR中，细胞内的所有离子同时被激发，使得当前图像与所有单个离子频率的图像耦合。用傅里叶变换对求和信号进行微分以产生所需的结果。

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