
【化】 four-stage mass spectrometer
four
【醫】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-
class; grade; level; o-level; rank; stage; step
【醫】 grade
【醫】 mass spectrometer
四級質譜計(Quadrupole Mass Spectrometer)是質譜分析技術中廣泛使用的一種質量分析器,其核心工作原理基于四極杆電場對帶電離子的篩選作用。該術語可拆解為“四級”(指四根平行對稱的電極杆)與“質譜計”(測量物質質量-電荷比的儀器),英文對應為"Quadrupole Mass Spectrometer"。
從技術實現角度,四級質譜計通過施加高頻交變電壓與直流電壓的組合電場,使特定質荷比(m/z)的離子在四極杆間形成穩定振蕩軌迹,最終通過檢測器完成信號采集。其質量分辨率可達0.1-1原子質量單位(AMU),檢測靈敏度在ppb級範圍内。相較于磁扇區質譜儀,四級質譜計具有體積小、掃描速度快(毫秒級)的優勢,常用于氣相色譜-質譜聯用系統(GC-MS)。
在标準化定義方面,中國國家标準GB/T 32210-2015《四極杆質譜儀性能試驗方法》明确指出,四級質譜計需滿足質量範圍、分辨率和豐度靈敏度三項核心指标。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将四級質譜計歸類為動态質量分析器,強調其電場參數與質量篩選的數學關系可用馬蒂厄微分方程描述: $$ frac{du}{dxi} + (a - 2qcos2xi)u = 0 $$ 該方程精确描述了離子在四極場中的運動軌迹。
實際應用中,四級質譜計主要服務于環境監測(如VOCs檢測)、藥物代謝研究(ADME分析)和半導體行業(超高純氣體檢測)。美國藥典USP<736>章節特别規定了四級質譜計在藥物雜質分析中的驗證要求,包括質量校準準确性和檢測線性範圍等關鍵參數。
參考文獻:
四極杆質譜計(Quadrupole Mass Spectrometer)是一種基于電場篩選離子的分析儀器,其核心部件為四極杆質量分析器。以下從結構、原理、特點和應用四方面進行詳細說明:
一、結構與組成 主要由三部分組成:
二、工作原理
三、核心特點
四、應用領域 廣泛應用于環境監測、藥物分析、食品安全等領域,特别在以下場景表現突出:
注:該儀器的分辨率與靈敏度可通過調整極杆電壓參數優化,其理論篩選公式可表示為: $$ frac{m}{q} = frac{k(V)}{U + Vcos(omega t)} $$ (其中k為與四極場幾何參數相關的常數)
如需更詳細的技術參數或曆史發展脈絡,可參考、3、7等來源的原始文獻。
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