在质谱仪器中，质量分析器是分离和分辨气态离子的器件，它们在质谱学领域中扮演着重要角色。本文将介绍在商品仪器中广泛应用的质量分析器类型，包括扇形磁场、飞行时间质量分析器、四极杆质量分析器、四极杆离子阱和离子回旋共振质量分析器。

扇形磁场是最早出现的质量分析器类型，其优点包括重现性好、分辨率与质量大小无关、扫描速度快（每秒可扫描10个质荷比单位）。然而，扇形磁场在小型化分析器中的应用比重较小，因为降低磁场体积和重量会影响磁场强度，从而削弱其分析性能。但随着新材料和新技术的不断出现，这一问题有望得到解决。

飞行时间质量分析器（TOF）具有结构简单、灵敏度高和质量范围宽的优点，尤其是在与MALDI技术联用时，对质荷比大于10的4次方的分子的质谱分析尤为重要。TOF质量分析器能够测量的质荷比已接近10的6次方。然而，TOF的分辨率和动态线性范围相对较差，尤其是对于分子量超过5000的有机物，同位素峰的分辨度不佳。但是，对大分子的质量测量精度可达0.01%，远优于传统生物化学方法。

在飞行时间质量分析器中，不同质荷比的离子必须在同一时间点以相同的初动能进入漂移管，以确保漂移时间与质量的平方根成反比。为实现这一目标，通常采用脉冲式离子源，如脉冲激光辐射的MALDI离子源，以确保时间一致性。然而，这种方法产生的离子初速度差异仍然存在，为减少这种差异，需对离子进行冷却，以消除速度差异。在精确测量时，还需对离子的时间和空间分布进行校正，即时间聚焦和空间聚焦，以提高测量精确度，但这也增加了仪器的复杂性。

四极杆质量分析器的结构由平行放置在垂直平面内的四根金属圆柱组成。通过在x和y两个方向上施加高频电压，形成马鞍形交变电场，该分析器能够通过电场的调节进行质量扫描或质量选择，具有小尺寸、快扫描速度和简单操作等优点。然而，其分辨率较低、杆体易被污染、维护和调整难度较大。

离子阱和四极杆质量分析器有很多相似之处。将四极杆质量分析器两端施加适当的电场封住，使得离子受x、y、z三个方向电场力的共同作用，形成离子阱。离子阱内部的离子在复杂运动中包含了与质量相关的特征信息，这些信息为基础发展了许多新操作模式，提高了质量范围和分辨率。离子阱具有方便的级联质谱测量、承受较高压力（如0.1Pa）、价格相对低廉、体积较小等优点，被广泛用作色谱检测器。在质谱仪器小型化中，离子阱的成果尤为显著，尤其是普度大学Cooks教授研究组发展出的圆柱型和矩形离子阱，克服了离子阱难以加工的缺点，降低了成本、简化了操作、减轻了重量、缩小了体积，甚至可用于质量传感器，有望在环境监测、国防、刑侦、安检、工业过程控制等领域发挥作用。

离子回旋共振（ICR）质量分析器在某种程度上与NMR类似，具有非常高的质量分辨率、能检测大质量离子、进行无损分析、多次测量和高灵敏度，是一种现代质谱学领域中的重要质量分析器。为了提高质量分析器的分辨率，可以将扇形磁场与电场结合形成双聚焦质量分析器，而傅立叶变换离子回旋共振（FT-ICR）的分辨率可高达10的6次方以上。

扩展资料

毫秒是一种较为微小的时间单位，是一秒的千分之一。