ICPMS各部分功能和原理——质量分析器

质量分析器是不同种类的质谱仪的主要区别之处，四极杆分析器是一种成熟的质量分析仪器，利用了四极杆对不同核质比的元素离子的筛选作用，达到顺序分析离子质量的目的。

四极杆的主要原理如下图所示：

四极杆的两对电极，分别加上了正负直流电压和相位差为180度的射频信号，离子在四极杆中旋转、振荡，当合理设置直流电压的大小和射频电压的幅度后，只有特定核质比范围的离子才能通过四极杆，而其它离子将偏转，最终打在四极杆上损失掉，从而实现了质量选择。

更详细的筛选过程见下图：

图中显示的是工作电压和质量分析的稳定区域图，A、B是两种不同核质比的元素离子，A的核质比小于B（因为B只有在更高的电压下才能稳定通过），两者在一定的直流电压和射频电压下可以顺利通过，形成了形状相似的稳定区域图，在绿色的overlap区域内，两种离子无法被四极杆准确区分，在蓝色区域内A可以通过，在黄色内B可以通过。当四极杆工作时，一般保证F（dc）/F(rf)=const，因此途中的过圆点的直线表示了四极杆能够达到的所有的工作状态，当直线的斜率如蓝线所示时，A、B两种离子可以被很好分离，由于两者稳定区域的电压相差较远，所以得到了较高的分离度，而红线表示的是较低的分离度。分离度是质谱仪最重要的一个指标之一，X－7ICP－MS的一般分离度在0.7左右，最高分离度为0.3左右。作为无机分析仪器，足以分辨出不同质量数的各种离子，但是对那些具有相同质量数的不同元素离子，则无法辨别，这也是四极杆质谱的一个弱点，因此在质量分析中形成了大量的同位素和多元子分子干扰。

四极杆对低动能离子更为有效，如果离子能量太高，则离子通过四极杆的速度将加快，最终导致峰将展宽。在四极杆的入口和出口处，仅施加射频可以使全谱离子通过，但可以使离子向中心聚焦。

四极杆有两个工作模式，即顺序扫描方式和跳峰方式，如下图所示：

当四极杆工作在扫描方式，直流电压和射频电压幅度成比例连续变化，每个时刻都选择对应的连续变化的核质比的离子通过。当工作在跳峰模式，两个电压也不连续的跳变，每个时刻都选择感兴趣的某个核质比的离子通过。