島津高分辨質(zhì)譜在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

1、第七章 飛行時(shí)間質(zhì)譜儀原理與應(yīng)用,本章內(nèi)容：1，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀簡(jiǎn)介2，直線(xiàn)型飛行時(shí)間質(zhì)譜儀3，反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀4，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的應(yīng)用,1，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀簡(jiǎn)介基本原理利用動(dòng)能相同的離子（E），飛行相同的距離（L），所用時(shí)間的不同（T）而將它們區(qū)分開(kāi)。通過(guò)測(cè)量離子的飛行時(shí)間T,來(lái)推算離子的質(zhì)荷比(m/z).,質(zhì)譜儀器的幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo) (見(jiàn)第一章)1），質(zhì)量分辨（Mass resolution, m/△

2、m）：質(zhì)譜儀器分辨不同成分物質(zhì)的能力。2），質(zhì)量精度（mass accuracy）：衡量質(zhì)譜儀器測(cè)量物質(zhì)成分的準(zhǔn)確度。3），質(zhì)量范圍（mass range ）：質(zhì)譜儀器測(cè)量物質(zhì)成分的質(zhì)量大小范圍。4），靈敏度（sensitivity）：質(zhì)譜儀器所能測(cè)量物質(zhì)成分的最低含量。,飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)1），質(zhì)量分辨（Mass resolution, m/△m）：~100002），質(zhì)量精度（mass accuracy）：

3、ppm3），質(zhì)量范圍（mass range ）：1~∞4），靈敏度（sensitivity）：? (不受限制，單分子檢測(cè)),mv2 ／2 =neV ，L=vT，（暫不考慮初始動(dòng)能）m:離子質(zhì)量；v:離子速度；ne:離子總電荷；V:離子所在地點(diǎn)的電勢(shì)。L: 飛行距離；T:飛行時(shí)間。,mv2 ／2 =neV ，L=vT，,當(dāng)飛行距離：L，和工作電壓：V，一定時(shí)，離子飛行時(shí)間：T，和離子質(zhì)荷比一一對(duì)應(yīng)。,飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨所

4、有質(zhì)荷比(m/z)相同的離子盡可能同時(shí)到達(dá)離子探測(cè)器,即具有盡可能相同的飛行時(shí)間。因此要求：所有離子應(yīng)盡可能具有相同的L，和V?；颍核须x子應(yīng)從同一“線(xiàn)”開(kāi)始“起飛”。,實(shí)際存在問(wèn)題1，空間分布： 離子不可能從同一點(diǎn)出發(fā)，所以它們的飛行距離L，和所獲得的動(dòng)能neV都會(huì)不同；2，能量分布：每個(gè)離子所具有的初始速度，也即初始動(dòng)能不同；3，在某些離子源來(lái)說(shuō)，所產(chǎn)生的離子會(huì)有時(shí)間上的差異，故會(huì)影響它們的測(cè)量時(shí)間。

5、以上各項(xiàng)都會(huì)影響對(duì)離子飛行時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量，結(jié)果將導(dǎo)致飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力下降和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。,離子初始空間/能量分布示意圖,遠(yuǎn)離探測(cè)器的離子（V1）將比靠近探測(cè)器的離子（V2）獲得更高的加速電壓，但飛行距離也更遠(yuǎn)（L1>L2）.,飛行時(shí)間質(zhì)譜研究的主要內(nèi)容和方向:(1). 如何提高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力；(2). 如何提高離子收集效率；(3). 如何改進(jìn)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的接口；(4). 功能，結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

6、,2，直線(xiàn)型飛行時(shí)間質(zhì)譜儀,(1). 提高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力方法一：空間聚焦。目的通過(guò)改變離子加速電壓U，和離子源電極的幾何尺寸，使得從不同點(diǎn)“起飛”的離子同時(shí)到達(dá)離子探測(cè)器.,單電極情況：空間聚焦點(diǎn)位置等于離子源電極尺寸。,雙電極情況,雙電極情況下的空間聚焦條件,結(jié)論：可以通過(guò)調(diào)節(jié)電極間距離和不同電極上的電壓來(lái)改變離子焦點(diǎn)的位置。在設(shè)計(jì)飛行時(shí)間質(zhì)譜時(shí)。可以先確定飛行管的長(zhǎng)度L，然后通過(guò)改變各個(gè)電極間的距離和

7、工作電壓的設(shè)置來(lái)獲得最佳的質(zhì)量分辨結(jié)果。,(2). 提高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力方法二：能量聚焦。目的通過(guò)改變離子加速電壓U，和離子源電極的幾何尺寸，使得具有不同初始動(dòng)能的離子同時(shí)到達(dá)離子探測(cè)器.,雙電極情況,雙電極情況下的空間/能量聚焦條件,空間/能量聚焦條件下的離子飛行時(shí)間,小結(jié)為獲得較高的質(zhì)量分辨：A.飛行時(shí)間質(zhì)譜的幾何尺寸和工作電壓都需調(diào)節(jié)。B.幾何尺寸和工作電壓間有相關(guān)性。C.可獲得較“空間聚焦”條件下

8、更高的質(zhì)量分辨能力。,結(jié)論對(duì)線(xiàn)形飛行時(shí)間質(zhì)譜儀來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)其幾何尺寸，和工作電壓設(shè)置來(lái)優(yōu)化質(zhì)量分辨能力。其質(zhì)量分辨大多數(shù)在~1000。,3，反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀目的：更好地修正離子初始動(dòng)能對(duì)質(zhì)量分辨的影響。其最好質(zhì)量分辨可達(dá)~20000。,反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖,反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的的空間/能量聚焦條件,上式中：XD: 總飛行距離，US: 減速場(chǎng)電壓，U: 離子“起飛”處（離子源）的電勢(shì)。,RET

9、OFMS中的離子飛行時(shí)間相對(duì)誤差： t1為離子由離子起飛點(diǎn)（離子源）至空間聚焦點(diǎn)處的飛行時(shí)間，t2為空間聚焦點(diǎn)處至離子探測(cè)器的飛行時(shí)間。,RFTOFMS質(zhì)量分辨計(jì)算例一：假定：m/z=100離子總飛行距離：1.5 m離子動(dòng)能：1.0 keV離子源尺寸：0.5 mm離子源處電場(chǎng)強(qiáng)度：300V/cm,則：離子初始動(dòng)能分布：ΔU=7.5 eV, XSF=20 cm, t1= 5 µs, t2=40 

10、1;s.因此，Δt=0.3 ns又假定：離子到達(dá)探測(cè)器表面的時(shí)間差為0.1ns,RFTOFMS質(zhì)量分辨率：~105,RETOFMS的質(zhì)量分辨：1，35,000 Rev. Sci. Instrum.1990, 60, 3472，20,000 Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1992, 112, 121,4，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的應(yīng)用（1），質(zhì)量分析器（2），可以單獨(dú)使用，也可以和其他