J's Blog

我心有海,暗流澎湃

我在 2017 年或者更早,就搭建了自己的独立博客,那时主要写一些随笔,更的很少很慢。研究生和工作之后,开始转向写一些技术内容,当然了,主要是一些学习笔记,毕竟我还没有到能独立输出知识的地步。同时博客的更新频率也相对多了些。一方面,我关注的方向比较多,涉猎广泛杂乱;另一方面,我逐渐养成整理知识体系的习惯,并使用了一些 Markdown 类的管理工具,方便转成博客。

属于独立博客的时代已经过去了。我所坚持的似乎是一件很老套的事情,就如同在精心维护一片野花园,却处在偏远山中,少有人游览。但我觉得呢,那些花儿本身,就值得被栽种盛开。

我想,写博客的目的,首先是记录。“那些很渺小的东西,都是我人生的大事。”我始终保持对文字的敬畏,我们应该记录和表达一些东西。只可惜,我好像能静下来思考的时间越来越少,我好久没能写一篇完整的随笔。

其次,写博客的目的是共享。我很乐意分享我学习和总结到的一些东西,并期待在提供帮助的同时,也能收到一些反馈。从后台统计看,我很高兴一些内容似乎帮助到了某些陌生人,至少,对 AI 起了帮助。

此外,我认为比无知更可怕的是误解。我担心在传递这些内容的同时,由于我的不足也传递了谬误。所以,亲爱的陌生人,如果您有任何的疑问,请一定不要吝惜与我交流( jiangshen@outlook.com )。

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为了避免在梯度洗脱水相和有机相混合过程中,改性剂(缓冲盐、离子对试剂等)浓度的变化,造成基线漂移或体系不稳定,改性剂最好同时加入到水相和有机相中,且浓度保持一致。

  • 对于 UV 检测器,一些缓冲盐在低波长仍有末端吸收,因此改性剂浓度的变化,可能造成背景吸光度的漂移。
  • 在 MS 中,特别是在使用 ESI 离子源时,缓冲盐浓度变化,会改变分析物离子响应。由于液滴表面能容纳的电荷有限,过高的缓冲盐浓度会抑制分析物离子在液滴表面浓度,造成响应下降1
  • 在离子对色谱中,离子对试剂需要在硅胶颗粒表面形成一层动态稳定的薄层,因此离子对色谱往往需要很长的平衡时间,离子对色谱浓度的变化,会造成已经平衡的体系被破坏2

但某些改性剂(如无机缓冲盐)在有机相中溶解度较差,是否在有机相中添加需要权衡,或者在有机相中加入一定水溶液。在 HPLC-UV 中,常出现仅在水相中添加磷酸盐调节 pH,主要是考虑磷酸盐几乎没有紫外吸收,其浓度改变不会造成基线漂移(但需注意缓冲盐在有机相中的电离与水相不同,使用有机相稀释缓冲盐溶液,其 pH 仍可能会发生改变)。2

References

  1. Enke C G. A Predictive Model for Matrix and Analyte Effects in Electrospray Ionization of Singly-Charged Ionic Analytes[J]. Analytical Chemistry, 1997, 69(23): 4885-4893.

  2. Lloyd R. Snyder, Joseph J. Kirkland, John W. Dolan. 现代液相色谱技术导论[M]. 人民卫生出版社, 2012.

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声明:本内容主要参考《SCIEX Triple Quad™ 5500+ System System User Guide》1相关内容,SCIEX 为不同型号设备都准备了相应的 System User Guide。

前言

SCIEX 5500+ system 是一套三重四极杆液质联用(LC-MS/MS)系统,其中质谱仪的 Q3 同时也是一个轴向抛出的线性离子阱,在激活单独购买的 QTRAP® Ready 许可证授权后,可以通过控制软件切换 Q3 作为四极杆或离子阱使用。

不过我对离子阱部分不熟悉,因此这里只介绍的四极杆,不涉及离子阱功能,如果后面有机会学习再作相关介绍。此外,不同厂家不同型号质谱仪有所不同,本内容基于 SCIEX 5500+ system,对 SCIEX 其他型号质谱仪可能有一定参考价值,但仍强烈建议参阅相关资料具体分析(如相应型号的 System User Guide)。

系统组成

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前言

在《质谱基础知识 03:质量分析器》中简单介绍了四极杆原理,这里再进行一些补充。此外限于个人能力,没能对离子运动的 Mathieu 方程进行推导,如有需要可以参阅《质谱分析技术原理与应用》相关章节。

四极杆结构

四极杆质量分析器,由四个平行的双曲面杆状电极组成,以两个电极为一组,分为 \(x\)\(y\) 两组电极平行并对称于一中心轴排列。

每组电极由以下两种电压叠加组成:

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声明:本内容主要来自《质谱分析技术原理与应用》1相关章节。

不同质量分析器比较

Table 1. 不同质量分析仪的优点和局限性2

质量分析仪 描述 优势 局限性
四极杆 连续扫描
质量过滤器
- 紧凑而简单
- 相对便宜
- 良好的选择性 (SIM)
- 需要适度真空(非常适合与 LC 联用)
- 有限的质量范围
- 低分辨率
- 定性信息少
离子阱 陷阱
脉冲
- 体积小,相对便宜
- 高灵敏度
- 良好的分辨率
- 紧凑的
- 有限的动态范围
- 有限离子阱体积
- 分辨率有限
- 需要脉冲引入 MS
飞行时间 非扫描脉冲 - 高灵敏度和离子透射率
- 高分辨率
- 出色的扫描范围
- 扫描速度快
- 需要脉冲引入 MS
- 需要快速数据采集

四极杆质量分析器

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声明:本内容主要来自《质谱分析技术原理与应用》1相关章节。

常用离子源技术关键特性

特性 EI (电子电离) CI (化学电离) APCI (大气压化学电离) APPI (大气压光致电离) ESI (电喷雾电离)
全称 Electron Ionization Chemical Ionization Atmospheric Pressure Chemical Ionization Atmospheric Pressure Photoionization Electrospray Ionization
常用联用 GC-MS GC-MS LC-MS LC-MS LC-MS
电离方式 硬电离 软电离 软电离 软电离 极软电离
电离环境 高真空 高真空 (有反应气) 大气压 (气相) 大气压 (气相) 大气压 (液相)
分子离子峰 弱(如 \(\ce{M^{+\cdot}}\))或无 强(如 \(\ce{[M + H]^+}\)\(\ce{[M-H]^+}\) 强(如 \(\ce{[M+H]^+}\) 强(如 \(\ce{M^{\cdot+}}\)\(\ce{[M+H]^+}\) 强(如 \(\ce{[M+H]^+}\), \(\ce{[M-H]^-}\),
大分子常为多电荷 \(\ce{[M+nH]^{n+}}\)
适用分析物 挥发性且热稳定小分子 挥发性且热稳定小分子 中等极性、热稳定小分子 非极性、芳香族化合物小分子 极性、非挥发性的小分子和大分子

电子电离(Electron Ionization, EI)

电子电离(Electron Ionization, EI)离子化技术是通过加热灯丝放出电子,电子经过电场加速获得高能量,被分析物(Analyte)因为获得电子的能量而离子化。被分析物吸收能量后,会因化学结构不同,裂解为独特的碎片离子,所以电子电离在当时常应用于有机分子的鉴定。

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质谱仪的基本构造

如 Figure 1 所示,质谱仪的基本构造主要分成五个部分:样品导入系统(Sample Inlet)、离子源(Ion Source)、质量分析器(Mass Analyzer)、检测器(Detector)及数据分析系统(Data Analysis System)。

Figure 1. 质谱仪的硬件组成:(a)质谱仪基本构造;(b)串联质谱仪

  • 纯物质与成分简单的样品可直接经接口导入质谱仪;样品为复杂的混合物时,可先由液相或气相色谱仪分离样品组分,再导入质谱仪。
  • 当分析样品进入质谱仪后,首先在离子源被电离成气相的带电的阳离子或阴离子。
  • 产生气相离子后,离子即进入质量分析器进行质荷比(m/z)的测量。
  • 检测器则可将离子转换成电子信号,处理并储存于计算机中,再以各种方式转换成质谱图。
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声明:本内容来自 https://mp.weixin.qq.com/s/LajmKcZbLXkVVYWfEzWpwg ,所有权归原作者所有。

关机流程

注:若短期内不使用仪器,且实验室不断电以及气源充足的情况下,建议不关机,保持硬件配置处于激活且质谱待机状态。

graph TD

    A["关机流程
(确保液相泵已停止, Analyst 硬件配置已失活)"] --> B{选择仪器型号}; B --> C1["2000/3000/3200/4000/5000
4600/5600/6600"]; B --> C2["3500/4500"]; B --> C3["5500/6500/6500+/7500"]; B --> C4["7600"]; C1 --> D1["仪器待机,灭活 LC-MS 硬件配置,确保无液体进入质谱"]; D1 --> E1["关闭质谱主机电源"]; E1 --> F1["等待约 20 分钟"]; F1 --> G1["关闭机械泵电源"]; C2 --> D2["仪器待机,灭活 LC-MS 硬件配置,确保无液体进入质谱"]; D2 --> E2["长按 Vent 按钮约 5 秒"]; E2 --> F2["等待约 20 分钟,直到面板第三个指示灯闪烁"]; F2 --> G2["关闭质谱主机电源"]; G2 --> H2["关闭机械泵电源"]; C3 --> D3["仪器待机,灭活 LC-MS 硬件配置,确保无液体进入质谱"]; D3 --> E3["长按 Vent 按钮约 5 秒"]; E3 --> F3["等待约 20 分钟,直到面板第三个指示灯闪烁"]; F3 --> G3["关闭质谱主机电源"]; C4 --> D4["仪器待机,灭活 LC-MS 硬件配置,确保无液体进入质谱"]; D4 --> E4["长按 Vent 按钮约 5 秒"]; E4 --> F4["等待约 20 分钟,直到面板第三个指示灯闪烁"]; F4 --> G4["关闭质谱主机电源"]; G4 --> H4["关闭机械泵电源"]; H4 --> I4["关闭 UPS"]; I4 --> J4["8 小时后,关闭氮气发生器/液氮罐"]; G1 & H2 & G3 --> K["关闭氮气发生器/液氮罐"]; K --> L["关闭 UPS"]; L & J4 --> M["结束"];

开机流程

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CTD Triangle

Figure 1. CTD triangle

ICH M4 各模块思维导图

注:图片如果不清晰可以在页面底部下载源文件查看。

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