质谱基础三部曲 | 新手必看，质谱仪大拆解！

千姿百态

质谱仪是高精度、高灵敏度的科学分析仪器，其运转如同人体最精密的器官大脑一样，分区精细、无缝协作。当各个组件各司其职，才能真正发挥出质谱技术高特异性、高分辨率及分析速度快等优势。



点击输入图片描述（最多30字）
质谱仪（实验室用质谱分析仪）主要由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统及数据分析系统组成。其中，离子源、质量分析器、数据分析软件是质谱的核心部件，通过与不同的进样系统搭配，可组成多个种类的质谱分析仪。下面我们将质谱仪进行“拆解”，带大家了解其核心部件的运行原理与作用。
离子源
离子源(ion source)是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。可使被测样品分子电离，并把离子汇聚成具有一定能量和几何形状的离子束。样品只有通过离子源被离子化后才能被质谱检测到，针对分析样品的多样性和分析要求的差异性，物质电离的方法和原理也有所区别。 液质联用仪作为市面上的主流型号，其主要采用的离子源为大气压离子源（API）。其中，大气压离子源（API）由分为：大气压电喷雾电离（ESI）、大气压化学电离（APCI）、大气压光电离（APPI）。而液质联用仪是将液态的分子状态的化合物转化为气态的带电离子状态进而进入质量分析器。
离子源是质谱仪最关键的组成部件之一，其喷针与传输路径的设计十分重要，关系到样品的离子化效率、抗污染及传输效率等关键性能。也由此成为各大品牌重点关注的技术焦点，其中既有符合气流动力学，加速气化的60度喷针设计；也有不直对采样锥孔的离子源的喷针设计，例如来自Waters的Zspray技术，根据电场的吸引，喷出的液体通过“Z”型路径到达锥孔，提升了抗污染性，同时Zspray腔体框架可加热的设计也明显加速了样品离子化过程。
质量分析器
质量分析器(mass analyzer)位于离子源和检测器之间，是将从离子源传送来的带电离子依据不同的荷质比进行分离，分别送至检测器进行含量检测，依据带电离子的荷质比来分离不同元素或相同元素的同位素的方法，是质谱仪检测同位素含量的主要原理。所以，质量分析器性能的好坏直接影响质谱仪的精度和准确性。 在实际应用中，质量分析器的主要类型有磁质量分析器(Magnetic Analyzer)，四极杆分析器(Quadrupole，又叫QQQ)，离子阱分析器(Ion Trap)，飞行时间分析器(Time Of Flight, TOF)，离子回旋共振质量分析器(Ion Cyclotron Resonance, ICR)等。其中三重四极杆串联质谱和飞行时间质谱是当前临床质谱应用中的主流技术设备。
当前，临床样本的复杂性对质谱仪的定性和定量能力提出了更高的要求，这与质量分析器的选择密切相关。近年来质谱技术研发龙头企业在质量分析器方面进行了多项技术创新。
例如，多级串联质谱技术综合运用显著提高了质量分析器的整体性能，三重四极杆质谱技术在保留四极杆原有定量能力强的特点上，提供了串级功能，加强了质谱的定性能力，相关技术市场主要由Waters、赛默飞、安捷伦等龙头企业占据。而不同类型质量分析器串联形成的多级串联质谱技术的应用更好地综合和平衡不同分析器在定性定量分析能力、分析的速度、分辨率、灵敏度方面的优势，可根据不同的分析需求进行最优选择。
数据分析软件
数据分析软件负责对前期得到的数据进行分析处理并输出准确结果。随着质谱仪器技术的飞速发展和学科知识的联合应用，数据规模和复杂程度不断增加，各大企业及专家团队也相继研究开发出用于质谱数据处理分析的综合性数据分析软件平台。 考虑到临床检验的报告时效性、样本通量和工作流程，Waters推出最新的数据处理软件单元-MS Quan,该软件围绕临床工作流程，界面简洁，信息丰富，可以大大缩短数据处理的时间，让客户节约更多的时间做更有意义的工作。



点击输入图片描述（最多30字）
沃特世软件产品组合可以满足您的各种质谱分析需求。操作直观的软件是获取高质量质谱数据的基础。沃特世质谱软件解决方案包括易于使用的质谱(MS)分析软件、液相色谱-质谱(LC-MS)分析软件，以及串联质谱(MS/MS)分析软件。 沃特世质谱软件产品组合包括waters_connect、MassLynx、高清成像(HDI)软件和Progenesis QI。其中，waters_connect实验室信息学工具软件是用于LC和LC-MS应用的一体化平台，可简化工作流程、改善可用性和合规性，并加快获得科研和业务成果；MassLynx软件适用于沃特世质谱(MS)系统，可用于对标准质量和精确质量数以及MS和MS/MS数据进行采集、分析、管理和共享；高清成像(HDI)软件操作直观，可简化质谱成像工作流程，适用于MSI数据处理和可视化；Progenesis QI软件是一款LC-MS数据分析解决方案，能够生成可靠、可重现的结果，有助于实现准确、可靠的组学分析。
随着质谱仪灵敏度不断提高、样品处理技术持续改进、方法标准化和试剂的研发上市，可以预见质谱技术将成为临床检验常规应用的重要组成部分，在临床诊断中发挥举足轻重的作用。质谱技术在医学检验中的应用范围也将逐步从生化检验、微生物鉴定，扩展至代谢组学、脂质组学、蛋白组学等，并日益成为临床不可或缺的诊疗手段。



原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/696607548