
【化】 time-of-flight mass spectrometer; TOFMS
飛行時間質譜儀(Time-of-Flight Mass Spectrometer, TOF MS)是一種通過測量離子在無場漂移管中飛行時間來确定其質荷比(m/z)的分析儀器。其核心原理在于:不同質荷比的離子在相同加速電壓下獲得不同動能,導緻其通過固定距離的飛行時間存在差異,質荷比越小的離子飛行速度越快,到達檢測器的時間越短。
指離子從離子源加速至到達檢測器所耗費的時間,是儀器的核心測量參數。
利用電磁學原理将樣品離子按質荷比分離并檢測的裝置。
離子在加速電場中獲得的動能公式為:
$$ frac{1}{2}mv = zV $$
其中 ( m ) 為質量,( v ) 為速度,( z ) 為電荷數,( V ) 為加速電壓。離子飛行時間 ( t ) 與漂移管長度 ( L ) 的關系為:
$$ t = frac{L}{v} = L sqrt{frac{m}{2zV}} $$
通過精确測量 ( t ) 即可計算 ( m/z ) 。
可檢測分子量超過100 kDa的生物大分子(如蛋白質複合物),適用于蛋白質組學研究 。
單次分析可在微秒級完成,適合瞬态過程監測(如氣相反應動力學)。
反射式(Reflectron)TOF通過電場補償離子動能分散,将分辨率提升至>20,000 。
蛋白質鑒定(MALDI-TOF)、代謝物篩查(如腫瘤标志物檢測)。
聚合物分子量分布分析、納米顆粒表征 。
大氣顆粒物成分實時線上分析(如氣溶膠質譜儀)。
第三章詳細推導TOF數學建模與離子運動方程。
"Advances in TOF-MS for biomedical analysis" (doi:10.1038/nmeth.3629)
注:部分網頁來源因平台限制未顯示鍊接,建議通過學術數據庫(如Web of Science)檢索文獻标題獲取原文。
飛行時間質譜儀(Time of Flight Mass Spectrometer, TOFMS)是一種基于離子飛行時間差異實現質荷比(m/z)分離的質譜分析儀器。以下是其核心内容的詳細解釋:
離子加速與分離
離子源産生的離子在加速電場中獲得相同動能,隨後進入無場漂移管。根據動能公式:
$$
frac{1}{2}mv = zeV
$$
推導出飛行時間與質荷比的關系:
$$
T = L sqrt{frac{m}{2zeV}}
$$
其中,(L)為漂移管長度,(m)為離子質量,(z)為電荷數,(V)為加速電壓。質量越大的離子飛行時間越長,反之越短。
反射式改進
部分儀器采用靜電場反射鏡(反射器),通過調整離子路徑補償能量差異,提高分辨率。例如,初始動能大的離子在反射器中飛行更遠距離,最終實現時間聚焦。
如需進一步了解具體技術參數或應用案例,可參考化工儀器網或維基百科相關條目。
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