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质谱仪中四级杆的工作原理是什么

2021.9.03

质量/电荷分析器有很多种,比如磁分析器、离子肼、飞行时间等。目前商业上有机质谱(因为有机物质分子量大)仪器大多采用飞行时间,无机质谱仪器大多采用四级杆(Quadrupoles):由四根带有直流电压(DC)和叠加的射频电压(RF)的准确平行金属或陶瓷镀金园柱杆构成,相对的一对电极是等电位的,相邻两对电极之间电位相反。当一组质荷比不同的离子进入由DC和RF组成的电场时,只有满足特定条件(特定质荷比)的离子作稳定振荡通过四极杆,到达监测器而被检测。四极杆的理论上有个马修方程式,这个是四极杆的理论基础。通过扫描RF场可以获得质谱图。

四极杆是非常精密的部件。如果四极杆的分辨力需要达到1000,那么按照最简单的线性传递模型,四极杆的精度(包括圆度、直线性、圆柱度)、定位精度以及RF射频电源的精度都需要达到1000的数倍。如果按照8mm直径的四极杆、5参数体系计算,四极杆的圆度至少需要优于2μm。按照权威机构的测量,Sciex公司的四极杆总体的精度大约在0.6~1.5μm之间。这样的精度要求下,四极杆的材质就十分关键了,对于高性能的四极杆(如给ICPMS使用的四极杆)通常需要采用陶瓷、石英等高硬度、低膨胀的材料。

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