質量分析器

質量分析器是依據離子之質荷比 (m/z) 來進行分離的一種儀器。其應 具有區分出微小質量差異的能力，並且應讓足夠數量的離子通過，以產生 足以被偵測得到的離子電流。以下針對常見的質量分析器做介紹，分別是：

四極柱質量分析器 (quadrople)、離子阱 (ion trap) 與時間飛行器 (time of flight，TOF)。

2.4.1 四極柱質量分析器

如圖 2-10，四極柱質量分析器其核心是以四根帄行圓柱狀電極所組 成，並以對角線排列，其中一對連接可變是直流電壓 (DC voltage) 電源之 正端，而另一對連接於負端，並將相差 180° 相位的可變式無線電頻率交 流電壓 (radio frequency voltage) 施加在每一對圓柱中。

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四極柱質量分析器是以控制直流電壓與交流電壓，來使具有特定質荷 比的離子通過。因為不同質荷比的離子具有不同的振動軌跡，只有會隨著 電壓穩定振動的離子才可通過四極柱。其他的離子則會在電壓轉換的過程 中，因偏離軌道而被電極中和，並且因為電極的極性很容易改變，可藉著 快速改變直流電壓與交流電壓做快速掃描。四極柱質譜儀具有體積小、結 構簡單、價格便宜、掃瞄速度快且傳送速率高的優點。

圖 2-10 四極柱質量分析器示意圖[1]

2.4.2 離子阱

離子阱是藉由電場與磁場來形成的氣態陰離子或陽離子，並讓所產生 的離子能存在於其中較久，是屬於儲存式的質譜儀。利用離子的形成、儲 存、掃描分析均在同一空間進行，具有高靈敏度的特性。離子阱與四極柱 質譜儀的原理類似，皆是以電場控制離子運動。只是離子阱除了在 X、Y 軸

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方向的電場外，在 Z 軸多加上一個直流電壓與可變式無線電頻率交流電 壓，可使特定的離子會被留在阱內，並以 8 字形運動。若增加無線電頻率 電壓值時，較重離子的軌道會較安定，而較輕離子則會較不安定，因此會 使它們碰撞到環狀電極上。離子阱的結構包含了雙曲線的環狀電極 (ring electrode) 和兩個端蓋電極 (end electrode) 所形成的空間，如圖 2-11。

目前離子阱被用於層析法的偵測器，且能夠偵測各種分析物的質譜。

此法具有較為間堅固、體積小、偵測極限低以及比其他質量分析器價位更 為低廉的優點。它與傳統四極柱分析器比較下主要優勢在於擁有較高掃描 性，尤其在串聯質譜法中，因具有較高的離子碰撞誘導率，價格便宜，更 適用於環境分析與醫藥臨床所用。

圖 2-11 離子阱質譜儀結構示意圖[3]

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2.4.3 飛行時間分析器

飛行時間式分析器是利用電子、二次電子或是雷射釋出之光子等各項 短暫脈衝來撞擊樣品，使其產生週期性的電荷離子。一般脈衝頻率在 10 至 15 kHz 之間，接著被 104 V 的電場脈衝加速，電場脈衝與游離化脈衝擁 有相同的頻率，然後加速的粒子會通過約一公尺長的無電場式飄移管。理 論上所有在管中的離子都具有相同的動能值，所以它們在管中的移動速率 會與質量成反比，質量輕者會比質量重者較早抵達偵測器，其結構示意圖 如圖 2-12。

一般飛行式分析器通常會與 MADLI 串聯，是因為 MALDI 所產生的 離子是利用脈衝雷射打在基質的共結晶上所產生的，而雷射也能對飛行式 分析器當作起始的開端，其優點在於靈敏度高、掃瞄速度快並且可偵測的 分子量範圍較大。

圖 2-12 飛行時間式分析器結構示意圖[3]

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