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[分享] 质谱扫描速率快慢对仪器和所测样品有什么影响?

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发表于 2024-12-25 19:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2024-12-25 19:59 | 显示全部楼层
分析仪器的内在原理和串联结构决定了样品检测的速度和精度,其实不能一概而论。飞行时间,四级杆,离子阱……花开百家,各有一长。
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发表于 2024-12-25 19:59 | 显示全部楼层
质谱扫描速度不是非常重要的。因为在使用过程中获得一种谱图,考虑的是duty cycle的时间,也就是采集一张谱图需要多少时间。所以,仪器“快”、“慢”的主要衡量标准,应该是duty cycle时间,而不是扫描速度。
扫描速度指的是:把规定m/z范围内的离子一个一个“扫描”出质量分析器的能力,表示为amu/sec。这仅仅指从分析器出来的一段时间,质量分析器不同、工作模式不同,差别就很大。

duty cycle时间=扫描时间+扫描之间的间隔时间

TOF类:
是最快的质量分析器,可以快到每秒采集几万张全扫描谱图。
如果还要求高分辨率,可以每秒采集1~20张全扫描谱图
duty cycle时间来表达仪器快、慢的。
四极杆类:
对定性倒还无所谓,因为转换时间一般都在几个毫秒量级,比如这两年,仪器公司已经把转换时间从20个毫秒,提高到1毫秒的水平。
在定量时,分析器的扫描速度用的时间已经不是决定duty cycle的时间,MRM通道间的转换时间,已经变成了决定时间。
如果MRM通道转换时间是1毫秒,那么每秒可采集的谱图数是:1000/2=500张
将会有数量级的巨大提升。
离子阱类:
duty cycle时间,扫描速度关系很小,主要是注入离子、稳定到阱中的时间。
离子阱,扫描速度是最没意义的;因为在离子阱里,扫描速度一放慢,分辨率就可以大幅提高,甚至可以分辨0.05 amu的质量;
离子阱所谓27,000 amu/sec(或60,000 amu/sec)的扫描速度,不仅对duty cycle 没什么贡献,而且没有人会这么做,因为这时的分辨率差到了3~5个 amu。

仪器厂商,利益相关,匿了。
有问题可以私聊,互相交流。
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发表于 2024-12-25 19:59 | 显示全部楼层
匿了,这个行业呵呵...
从仪器方面来说,扫描速率与其他参数的关系要看仪器原理:
四极杆质谱,扫描速率一般定义为单位时间扫描的质荷比范围,打比方说就是20000Da/s(我知道Da不是m/z的单位,就是为了好写)。这里面有个步长的概念,就是这20000Da,离子的分辨率是多少?如果分辨率低,就可以扫得快(q/a的组合比较稀疏)。
三重四极杆质谱,如果是Full scan模式,跟上面完全以一样。如果是选择反应监测SRM或者MRM方式,那么由于碰撞效率的问题,会有一个最小驻留时间的概念。如果小于10ms,一般性,灵敏度会有所下降。原因就是Q2不能得到足够的母离子进行碰撞。
忘了讲离子阱了,这次补上:离子阱质谱很有意思,他是把所有离子都trapping以后,再一个一个放出去(共振激发)检测的。Trapping有点像高分辨质谱,而一个一个放过去就是四极杆的扫描方式。所以他的扫描速度也是按照质荷比范围定义的比如10000Da/s,因为共振激发的速度很快,所以一般性要比四极杆质谱高一些。值得注意的是,定义虽然是这样的。但是离子阱质谱一个循环往往不只包括共振激发这一个过程,所以他的循环时间是很慢很慢的。所以如果是进行多个母离子的扫描(每个母离子扫描子离子必然至少需要一个循环),离子阱是不擅长的,因此定量的能力尤其是多组分定量能力要大打折扣。
高分辨质谱的扫描速率定义有点点不同:一般定义为单位时间扫描得到的全谱数量,单位是Hz,因为一般性其扫描速率跟质荷比范围关系不太大。
对于TOF一类的仪器,扫描速率与分辨率几乎没有关系;对于傅立叶变换质谱,比如FT-ICR或者Orbitrap,扫描速率与分辨率负相关--FT是严格反比,Orbitrap是根号下反比。
从样品方面来说,要看你的要求是什么,如果你同时检测很多化合物,那么肯定越快越好,如果你要检测的化合物在500种以下(离子阱为50个化合物,原因见上面),那么完全不需要考虑扫描速率。
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发表于 2024-12-25 20:00 | 显示全部楼层
首先,质谱本身的扫描速度当然是由硬件决定的,但是对于一台特定的质谱系统,谱图扫描越快,就意味着分辨率越低(谱图采集时间更短—>采集的数据点变少—>分辨率降低)。但是在一定的时间内,采集谱图数量就多一些,如液质联用仪,在液相梯度时间内,采集的Cycle数目就增加了,所以从这个角度上来说,能够挖掘信息就更多,可能灵敏度其实会增加一些。总的来说,对于一台特定质谱,扫描速度越快,代价就是需要牺牲分辨率。
从质谱类型上来说,现在主流质谱,三重四级杆扫描速度很快,但分辨率基本都不太能见人;TOF扫描速度也比较快,分辨率还算比较高,但相对于离子阱Trap还是不行,属于折中的吧;因为离子阱质谱分辨率是非常高,但是扫描速度又不行,就算Thermol公司的Orbitrap轨道阱,分辨率是非常高,但是扫描速度却是无论如何不能与TOF比的。
总之,扫描速度与分辨率,极端点说,就像鱼和熊掌,难以兼得,这个时候一些组合使用才是比较好的选择,如QTOF,Q-Orbitrap等等。
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发表于 2024-12-25 20:01 | 显示全部楼层
谢邀。
质谱扫描速度的快慢极限首先是仪器本身硬件决定的,主要是加载在质量分析器,如四极杆和离子阱,上的射频和直流电压的变化速率以及稳压时间决定的。
其次对于分析工作本身来说,扫描速度越快,采集的点数越多,相应得到的信息量也会比较丰富,但是可能会造成灵敏度下降,对于含量较低的样品可能会检测不到。此外还会造成噪音较高的结果。相反扫描速度低,采集的点数较少,得到的色谱峰峰形较差,重现行降低,而且质谱信息量降低,造成某些质谱信息遗漏。但对于低浓度的样品,适当降低扫描速度会降低噪音,并且提高灵敏度。
无论是高扫描速度还是低扫描速度对于样品来说都不可采用极限模式,中庸之道才好,每个样品都有适合他的扫描速度,试验科学,得试试才行。祝君好运~
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