如何优化离子源参数？

张明 0 2024-08-08

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离子源参数

LC-MS (液相色谱-质谱联用）系统的典型示意图如图 1 所示。通常情况下，液体样品通过自动进样器注入高效液相色谱系统。分离后，样品由紫外检测器和质谱仪检测。离子信号的优化取决于多种因素。

电离模式

离子源优化的第一个参数是：电离模式的选择，即正离子模式或负离子模式。

这取决于分析物的结构。对于碱性化合物（如胺），可使用正离子模式形成质子化或阳离子化分子。对于酸性化合物，则在负离子模式下形成去质子化分子。负离子模式具有选择性强和灵敏度高的特点，因为只有有限的化合物能在这种模式下电离。

如果化合物以盐的形式存在（如季铵盐），则可能需要同时进行正离子和负离子 LC/MS 实验来获取结构信息。在对未知化合物进行初步评估时，通常会交替进行正离子和负离子 LC/MS 实验。现代仪器具有在正离子和负离子模式之间快速切换的功能。其局限性在于减少了化合物在特定模式下的分析时间，而化合物可能只能在特定模式下离子化。正离子和负离子模式的最佳流动相条件是不同的。因此，交替使用正离子和负离子模式可能无法为特定模式提供最佳灵敏度。

电离模式的另一个选择是电离方法的选择，即 ESI 或 APCI。这也取决于化合物的结构。在检测未知化合物时，可以交替使用 ESI 和 APCI 模式，以便选择最佳电离方法优化信号。与极性模式的选择一样，HPLC 条件也会影响 ESI/APCI 的性能。

电离电压

重要的仪器参数之一是在 ESI 和 APCI 中使用的高电压，包括毛细管电压和电晕针放电电压。在 LC/ESI-MS 中，通过提供毛细管电压（通常为 4 至 5 千伏）来产生强电场。在 LC/APCI-MS 中，电晕针通常采用较低的电压，通常为 2.5 至 3 千伏。这些高电压可以调整，以最大限度地提高灵敏度。此外，ESI 毛细管或 APCI 喷针的位置可能会对离子信号产生影响，因此应进行优化。

锥孔电压（去簇电压）

在结构测定中可用于诱导某些源内碎片的第三个仪器参数是：锥孔（去簇）电压。它作用于取样锥或锥孔，将离子从离子源的大气压区提取到质谱仪的真空区。虽然锥孔电压碎裂没有选择性（母离子没有质量选择），但它可以有效地产生一些碎片离子。在实践中，可以调节锥孔电压来检测化合物的分子离子（低锥孔电压）或获取碎片信息（高锥孔电压）。图 2 举例说明了这一点。在锥孔电压为 25 V 的情况下，质谱中的大量质谱峰与分子离子相对应，即 m/z 325 处的 [M + H⁺] 和 m/z 366 处的 [M + CH₃CN + H⁺] （图 2A）。当锥孔电压增加到 50 V 时，质谱中的主要离子是碎片离子，即 m/z 74、115 和 252（图 2B）。显然，锥孔电压的设置直接影响到质谱图的表现形式。

脱溶剂气体流量和温度设置

影响化合物离子化效率的关键仪器参数之一是:脱溶剂气体流量和温度设置。对于 LC/ESI-MS 来说，通过 ESI 喷针的雾化气体（氮气，N₂）通常设定在 70 至 90 升/小时之间，以帮助从样品溶液中产生气溶胶液滴。离子源温度通常设定在 100°C 至 150°C，具体取决于溶剂流速和溶剂中的含水量。加热的脱溶剂气体（N₂）通过离子源输送，以帮助蒸发和去除溶剂。当使用较高的溶剂流速时，通常需要较高的脱溶剂气体流速。例如，溶剂流速为 50 μL/min 时，典型的流速为 400 升/小时。溶剂流量小于 10 μL/min 时，脱溶剂温度为 100°C，溶剂流量超过 50 μL/min 时，脱溶剂解温度约为 400°C。对于 LC/APCI-MS 来说，APCI 喷针的温度通常设定在 400°C，对于不挥发性样品可以更高，对于挥发性样品可以更低。它主要用于蒸发溶剂和加热雾化气体（N₂）。离子源的典型温度设置为 150°C。在 APCI-MS 中，通常使用约 150 升/小时的脱溶剂气体（N₂）和满量程雾化气体。

内容来源：仪器小知识

责任编辑：展源

审　　核：何发

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