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「SCIEX質譜檔案」揭開高分辨質譜的秘密
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100多年前人類發明了質譜分析技術，現已成為許多實驗室和各種應用中不可或缺的前沿分析技術；多年來，質譜分析儀器以多種不同的形式出現，新的質譜技術平臺提供了不同性能并得到了很大進步；質量準度是衡量質譜系統測量性能的最基本要求，質量準度是測量一種化合物的質量差值，即是與其準確質量之間的差值，這是由化合物已知的元素、同位素組成和電荷狀態計算出來的。
?什么是質譜？?
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質譜系統具有高質量精度(mass accuracy)，質譜系統可通過縮小可能的范圍，就能明確確定未知化合物的元素組成，因此，“精確質量”(accurate mass)這一術語通常指的是通過質量準度就可以確定一個化合物的元素組成的儀器或測量儀器；對于分子量低于200 Da的化合物，5 ppm的質量精度通常足以唯一確定化合物的元素組成, 對于高質量的化合物，通常需要更高的準確性，因為這會提供更多的選擇性，并會出現更多元素組成可能性。
雖然，質譜系統的質量準度從根本上是取決于儀器的設計和校準，但質量精度也會受到被測質荷比的分辨率的影響，因此，質譜分辨率與準確質量測量有著錯綜復雜的關系。例如，弗朗西斯·威廉·阿斯頓(Francis William Aston)在1919年發明的第一臺聚焦質譜儀，實際上是采用一種扇型磁場裝置，其分辨率只有130，質量測量精度為0.1%[1]。到了1937年，阿斯頓(Aston)將分辨率提高了20倍，質量精度提高了100倍。1936年，發明了第一臺雙聚焦磁式質譜儀，其目的是在更高的分辨率下可以提供更準確的測量峰的質量。在20世紀50到 60年代期間，商品化的扇型磁場式質譜儀其質譜分辨率已可以達到約10,000(用10%峰谷定義)，而在今天，如果用半峰高處的半峰寬定義(FWHM)分辨率，其分辨率約為20,000。但是，扇型磁場式質譜儀結構非常復雜性，以及采集速度相對緩慢的特點，最終激發了科學家和工程師們繼續研究和開發新的質譜分析平臺。
從那時起，人們開發了許多不同類型的質量分析器，不僅試圖提高質譜的分辨率和質量準度，而且也提高質譜性能的其他特性，如采集速度、靈敏度和動態范圍。例如，四極桿質量分析器能夠實現高靈敏度的目標采集，而四極離子阱提供了特殊的全掃描靈敏度；然而這兩種分析器都有相對較低的質譜分辨率和質量準度。相比之下，基于傅里葉變換離子回旋共振(FT-ICR)的質量分析器提供了超高的質譜分辨率和質量準度，它是以犧牲采集速度來實現這些高性能的，而且操作和維護也更加復雜；軌道阱捕獲傅里葉變換質譜分析器的發明，盡管簡化了系統的操作和維護，但仍然以犧牲采集速度為代價。
多年來，飛行時間質譜(TOF-MS)一直是一種很有吸引力的技術選擇。現代TOF-MS技術非常具有潛力，理論上講，它有無限大的質荷比(m/z)、高速采集、準確質量檢測能力和高靈敏度；實際上，TOF-MS技術誕生于1946年，當時威廉·斯蒂芬斯(William Stephens)提出了在真空條件下的無場區域內，通過“飛行時間”來測量離子的質荷比(m/z)的概念[2]。經過隨后40多年的發展，包括反射加速器和正交加速度技術的應用，極大地提高了TOF-MS的質量準度和分辨能力；然而，該TOF-MS技術仍然缺乏獲取高質量質譜數據的能力。
20世紀90年代中期，隨著串聯四極桿飛行時間(QTOF)質譜技術的發明。從而使液相色譜與飛行時間質譜兼容，并使液質聯用系統具有了高分辨率準確質量質譜和串聯質譜(MS/MS)能力。相對于磁式質譜或FT-ICR質譜，QTOF質譜系統更容易使用，這意味著現在任何人都可以獲得高分辨率、準確質量質譜和MS/MS數據，質譜學界與所有的主要儀器供應商很快接受了這個新發現的平臺，并很快將QTOF質譜儀器推向市場，除了三重四極桿質譜儀之外，沒有其他儀器平臺能如此清晰、全面地滿足質譜學界的需求。
至那時起，QTOF質譜儀得到了持續不斷的快速發展[3]，現在的QTOF質譜儀能提供如下性能：
優異的質量準度：
小于等于0.5 ppm的絕對誤差
快速采集數據：
飛行時間質譜是擁有超級快速采集數據能力的質量分析器
快速掃描條件下的高分辨率：
一級掃描和二級掃描模式下可達到超過三萬的分辨率，即使在系統最高速掃描速度條件下也可以實現
寬的動態范圍：
超過5個數量級的線性動態掃描范圍，且不降低信號強度
優異的靈敏度：
檢出限達到飛克級靈敏度。
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參考文獻
1)?F.W. Aston M.A. D.Sc. (1919) LXXIV. A positive ray spectrograph, The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 38:228, 707-714, DOI:?
10.1080/14786441208636004
2)?Stephens W.E., inventor. Mass Spectrometer. United States Patent 2,612,607. 1952 Sept 30. https://patents.google.com/patent/US2612607A/en
3)?Bristow, T. Evolution and revolution in time-of-flight mass spectrometry and its impact on research within the pharmaceutical industry. European Pharmaceutical Review, June 20, 2011. https://www.europeanpharmaceuticalreview.com/article/7678/evolution-and-revolution-in-time-of-flight-mass-spectrometry-and-its-impact-on-research-within-the-pharmaceutical-industry/
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