团簇化学与能源催化研究组于2024年5月15日组织Q Exactive培训

Thermo Scientific Q Exactive 组合型四极杆Orbitrap质谱仪配备了高性能四极杆和高分辨率、准确质量数（HRAM）Orbitrap检测器。Q Exactive组合型四极杆Orbitrap质谱仪的结构

Q Exactive组合型四极杆Orbitrap质谱仪主要包括离子源、叠环离子导向器（S-lens）、四极杆质量过滤器、弯曲线性阱（C-trap）、高能碰撞解离（HCD）室和Orbitrap质量分析仪。可以通过各种方法将样品引入离子源。注入flatapole将离子从离子源传输到四极杆。四极杆组件作为离子传输设备，可以根据质荷比过滤传输的离子。离子被转移到C-Trap中，然后被注入Orbitrap质量分析仪中以获得质谱图。此外，离子通过C-Trap进入HCD室，并结合四极杆质量过滤器进行MS/MS实验。

在Q Exactive中，大气压电离（API）源可以形成气相样品离子，并用作液相色谱（LC）和MS之间的连接。API离子源由最大离子源和离子源接口组成。最大离子源可以配置为不同的API模式，包括大气压化学电离（APCI）、大气压光电离（APPI）和电喷雾电离（ESI）。NSI模型可通过使用单独的纳米喷雾电离（NSI）探针获得。通过在正面安装离子源安装座，可以在不使用工具的情况下互换ESI、APCI和APPI探针。离子源接口包括一个离子传输毛细管（帮助离子去溶剂化）、两个筒式加热器、一个加热器块、一个铂探针传感器、一个防排气球（防止空气进入真空歧管）、一个离子吹扫锥（将吹扫气体引向管的入口）、一个管透镜和一个撇渣器。

离子光学

离子光学器件聚焦离子源中产生的离子，并将离子传输到C-trap。注入flatapole是由扁平金属电极组成的方形阵列，用作离子聚焦装置。弯曲的flatapole通过90度弧将离子从注入flatapole传输到四极杆，去除中性气体射流和溶剂液滴。内部和外部Turner-Kruger（TK透镜）的组合将离子束聚焦到四极杆中，并在弯曲flatapole和四极杆间充当真空挡板。四出口透镜将来自四极杆的离子聚焦到转移多极中，转移多极充当另一个传输设备。分离透镜用于启动和停止向质量分析仪中注入离子。源区中的S-lens增加离子向Q Exactive仪器的传输，通过减少离子注入时间来提高扫描速率，或在离子注入时间达到最大值（最大离子时间）时通过注入更多离子增加灵敏度。

四极杆质量过滤器

四极杆是一个由双曲线轮廓圆杆组成的方形阵列，位于TK透镜和转移多极之间。在四极杆中，阵列中两个相对的杆是电连接的。RF和DC电压被施加到杆上。将相同幅度和符号的电压施加到每对杆上，但是施加到不同杆对的电压具有相同的幅度但符号相反。RF与DC的电压比及其值决定了通过四极杆质量过滤器传输的质荷比（m/z）的范围。对于由分离透镜控制的每次注射，四极RF振幅和DC电压被设置为固定值。在这些条件下，只有一定范围m/z比的离子会在通过质量过滤器时保持在有界振荡内。

弯曲线性阱

进入C-trap的离子可能会与氮气碰撞气体（浴气）发生碰撞而失去动能，以防止它们通过门离开C-trap。氮气碰撞气体用于耗散注入离子的动能，并将其冷却到C-Trap的轴上。C-Trap末端孔（入口孔和出口孔）上的电压升高来沿其轴线提供电势阱。这些电压随后可能会逐渐升高，以沿此轴将离子挤压到更短的线中。

HCD室

样品离子可以通过C-trap进入HCD碰撞室，该碰撞室由安装在一个金属管内的一个直的多极杆组成。管的前部装有一个透镜，用于调节C-Trap的传输和喷射。向碰撞室施加电势梯度以快速提取离子。在HCD室中产生并在Orbitrap中检测到的碎片谱显示出与典型三重四极杆质谱图可比的碎片模式。

Orbitrap质量分析仪

Orbitrap质量分析仪的核心是一个轴对称质量分析仪，它由被一对钟形外部电极围绕的一个纺锤形中心电极组成。在Orbitrap质量分析仪中，稳定的离子轨迹结合了围绕轴向中心电极的旋转与沿轴产生的谐波振荡。沿z轴的这些谐波振荡的频率仅取决于离子的m/z和仪器。将所有m/z的离子提取到质量分析仪进行图像电流检测。外电极的两半部分检测由振荡离子产生的图像电流。仪器通过傅立叶变换获得这些轴向振荡的频率，从而获得离子的m/z。

Q Exactive组合型四极杆Orbitrap质谱仪的功能

1. 分辨率高达140,000，可在样品中看到更多的峰，在复杂基质中分析样品时可以提高结果的可靠性。

2. MS和MS/MS中的快速扫描到扫描极性切换可在一次运行中发现更多化合物。

3. 源区中的S-Lens可以通过将更多离子注入仪器来提高灵敏度。

4. 频谱多路复用和先进的信号处理可确保UHPLC兼容数据采集速度从而提高了通量。

5. Q Exactive组合型四极杆Orbitrap质谱仪的应用

其他参考资料详见：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/330268885