硬件和软件概述离子源电喷雾电离 (ESI)

离子源
Agilent 6100 系列四极杆 LC/MS 系统使用以下可互换的大气压电
离 (API) 源进行操作：
• ESI （电喷雾电离）
• APCI （大气压化学电离）
• APPI （大气压光电离）
• MMI （多模式电离）
电喷雾电离 (ESI)您在 “方法和运行控制”视图
中设置方法时也可控制雾化室
参数 （雾化器压力、干燥气体
流速和温度以及毛细管电压），
如第 3
章所述。
在分析物到达质谱仪之前，电喷雾电离部分依靠化学成分在溶液中
生成分析物离子。如图 8 所示，在大气压力下，存在强静电场和加
热的干燥气体时，将 LC 洗脱液喷雾 （雾化）进雾化室。静电场出
现在雾化器和毛细管之间，雾化器在安捷伦设计中是接地，而毛细
管是高电压。
喷雾与毛细管成一合适的角度。 这个安捷伦专利设计可以减少液
滴的背景噪声，提高灵敏度并较长时间保持毛细管清洁。
注意 6100 系列 LC/MS 系统上使用的源是 B 类源。6100 系列 LC/MS 系统
与先前安捷伦 LC/MS 模型上使用的 A 类源不兼容。
22 Agilent 6100 系列四极杆 LC/MS 系统概念指南
1 硬件和软件概述
电喷雾电离 (ESI)
图 8 电喷雾离子源
电喷雾电离 (ESI) 包括四个步骤：
1 离子的形成
2 雾化
3 去溶剂化
4 离子蒸发
离子的形成
大气压电离 - 电喷雾中的离子形成通过多个机械装置形成。如果分
析物、溶剂和缓冲液的化学成分正确，则离子可以在雾化之前在溶
液中生成。这将带来高分析物离子浓度和良好的大气压电离 - 电喷
雾灵敏度。
ESI 不是总需要预制的离子。 未在溶液中电离的一些化合物仍可
以分析。雾化、去溶剂化和离子蒸发的过程，可以在喷雾液滴的表
面产生强电荷。这会引起液滴表面处分析物分子的电离。
加热的干燥气体
毛细管
雾化器
HPLC 进样口
溶剂
喷雾
硬件和软件概述 1
电喷雾电离 (ESI)
Agilent 6100 系列四极杆 LC/MS 系统概念指南 23
雾化
雾化 （气雾剂生成）在以下步骤中使用样品溶液：
a 样品溶液通过称为雾化器的接地针进入雾化室。
b 对于高流速电喷雾，雾化气体通过罩在针外面的一根管子集
中进入雾化室中。
c 雾化气体生成的强剪力和雾化室中强电压 (2-6 kV) 的共同作
用，可以将样品溶液抽出并分成液滴。
d 随着液滴的分散，静电场会将一种极性的离子优先迁移到液
滴表面。
e 结果，样品被充电并同时分散成带电液滴的精细喷雾，因此
得名
电喷雾。
因为创建气雾剂时并未加热样品溶液，所以 ESI 不对大部分分析
物进行热分解。
去溶剂化和离子蒸发
在对离子进行质量分析之前，必须除去溶剂以生成裸离子。
中性、加热的干燥气体 （通常为氮气）的计数器电流会蒸发溶剂，
减小液滴直径，并强制主要的电荷 （如表面电荷）更加接近 （请
参见图 9）。
图 9 离子从溶液的脱附
库伦排斥力—带相同符号电的
核素之间的排斥力
当库伦排斥力等于液滴的表面张力时，液滴将爆炸并产生更小的带
电液滴，可进一步蒸发。这个过程在液滴上反复发生，以至形成带
有高表面电荷密度的液滴。当电荷密度达到约 10 8 V/cm3 时，将发
生离子蒸发（裸离子直接从液滴表面脱离）。这些离子被吸引并通
过毛细管进样口进入离子光学元件和质量分析器。
+
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++ + ++
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- -- +
+++++
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- -- +
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+++++
++++
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- --
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++ +
+
+ ----
+
蒸发 排出的分析物离子
24 Agilent 6100 系列四极杆 LC/MS 系统概念指南
1 硬件和软件概述
电喷雾电离 (ESI)
溶液化学成分的重要性
对溶剂和缓冲液的选择是使用电喷雾进行成功的电离的关键。 如
甲醇等溶剂有较低的热容量、表面张力和电容率，可促进雾化和去
溶剂化。要获得电喷雾模式的最佳结果：
• 根据所需的离子极性和样本的 pH 值调整溶剂的 pH 值。
• 要加强离子脱附，可使用汽化温度低且表面张力低的溶剂。
• 选择在气相反应 （例如，质子传递或离子偶反应）中
不会中和
离子的溶剂。
• 要降低离子源中盐的积聚，可选择更易挥发的缓冲液。
多次充电
电喷雾尤其适用于分析大生物分子（例如，蛋白质、肽和低聚核苷
酸），不过也能分析较小的分子 （例如药品和环境污染物）。 大分
子通常需要多次充电。 由于多次充电，即使典型的四极杆 LC/MS
仪器的质量范围 （更准确的说，是质荷比）约为 3000 m/z，您也
可以使用电喷雾来分析有 150,000 u 这么大的分子。例如：
100,000 u / 10 z = 1,000 m/z可选的 Agilent LC/MSD
Deconvolution & Bioanalysis
软件
可执行完成解卷积的计算。
大分子需要多次充电时，可使用称为解卷积的数学过程来确定分析
物实际的分子量