質(zhì)譜儀的應(yīng)用越來越普遍。如何選購質(zhì)譜儀變成一個(gè)越來越受到關(guān)注的話題。那么，如何才能成為一個(gè)精明的買家呢?本文作者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)從以下三個(gè)方面展開討論，希望對(duì)大家的工作能夠有所幫助。
一、質(zhì)譜儀的工作原理與性能特點(diǎn)
質(zhì)譜儀的分類可以按照其工作原理進(jìn)行劃分，在選購質(zhì)譜儀之前首先應(yīng)該對(duì)于質(zhì)譜儀的工作原理有個(gè)大致了解。從某種意義上說，工作原理決定了質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)，從而決定了其性能特點(diǎn)，并且也決定了其應(yīng)用范圍。從整體結(jié)構(gòu)上來看，無論哪種質(zhì)譜儀都由四個(gè)部分組成。按照先后次序的排列分別是：離子源、接口及引導(dǎo)裝置、質(zhì)量分析器和檢測器。無論哪種質(zhì)譜儀，其中三個(gè)部分(離子源、接口及引導(dǎo)裝置和檢測器)都是不可或缺的，并且工作原理大同小異。區(qū)別質(zhì)譜儀的核心部分在于質(zhì)量分析器。不同原理的質(zhì)量分析器在性能方面表現(xiàn)出來巨大差別。
市場上主流質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器大致可以分為三種：離子阱、四級(jí)桿和飛行質(zhì)譜。其工作原理和結(jié)構(gòu)差異巨大。他們?cè)谛阅苌媳憩F(xiàn)出來不同的特點(diǎn)。簡單地說，離子阱偏重于定性，四級(jí)桿偏重于定量。這兩種儀器具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，安裝使用方便、造價(jià)相對(duì)低廉。但是由于其分辨率較低(通常只能測到化合物分子量小數(shù)點(diǎn)后兩位)被稱為低分辨質(zhì)譜儀。飛行質(zhì)譜儀屬于高分辨質(zhì)譜儀，它可以精確測定到分子量小數(shù)點(diǎn)后四位。這類質(zhì)譜儀可以精確測定化合物質(zhì)量數(shù)，從而推斷出其化學(xué)結(jié)構(gòu)式，其定性能力更加可靠。質(zhì)譜儀的工作原理決定了其特點(diǎn)。進(jìn)一步的了解需要去閱讀離子阱、四級(jí)桿或者飛行質(zhì)譜的理論書籍。
值得一提的是，市面上的質(zhì)譜儀一般不是單一結(jié)構(gòu)。很多情況都是將幾種結(jié)構(gòu)組合在一起。例如把三個(gè)四級(jí)桿串聯(lián)起來(更加準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是在兩個(gè)四級(jí)桿中間加上一個(gè)碰撞裝置)就形成所謂三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀；把四級(jí)桿與飛行質(zhì)譜儀串聯(lián)起來就形成所謂的Q-TOF；把離子阱與飛行質(zhì)譜儀串聯(lián)起來就形成所謂IT-TOF。也可以把四級(jí)桿與離子阱串聯(lián)起來，根據(jù)串聯(lián)方式不同形成Q-Trap或者線性離子阱。通過這種組合能夠改善質(zhì)譜儀的定性與定量能力，并且在兩種能力之間取得平衡。
選擇什么樣的質(zhì)譜儀取決于你需要解決什么樣的問題。下表簡要列出幾種質(zhì)譜儀的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。
普通企業(yè)或一般科研單位所從事的測試工作相對(duì)簡單，對(duì)儀器性能要求不高。這時(shí)，應(yīng)該關(guān)注儀器的耐用性、操作方便和維護(hù)簡單以及成本因素。大型企業(yè)或重點(diǎn)科研單位研究方向多、測試樣品復(fù)雜，對(duì)儀器的性能要求比較高。在從事新產(chǎn)品研發(fā)、方法研究、國標(biāo)制定、應(yīng)對(duì)一些突發(fā)事件等工作時(shí)需要配備高性能的質(zhì)譜儀。此外，對(duì)于開展常規(guī)檢測的工作而言，還應(yīng)該考慮相關(guān)檢驗(yàn)工作是否有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)，并且應(yīng)該根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)要求去購買對(duì)應(yīng)類型的質(zhì)譜儀。這樣做的好處是結(jié)果比對(duì)比較方便，可以省去方法學(xué)上的大量研究工作。
二、性價(jià)比的問題
其實(shí)，這個(gè)問題是采購工作中非常傷腦筋的問題。追求高性能對(duì)于使用者來說是一種非常強(qiáng)烈的沖動(dòng)，但是資金總是掣肘。因此，從這個(gè)角度看問題，性能參數(shù)好、價(jià)格昂貴并不一定是最佳選擇。
不追求高精尖的質(zhì)譜儀還有以下三個(gè)方面的考慮。首先，主流產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)充分考慮應(yīng)用的普遍需求，能夠滿足一般需要。其次，儀器在性能上稍微高出一點(diǎn)都需要買家付出很大代價(jià)，從性價(jià)比的角度上看得不償失。再其次，質(zhì)譜儀性能參數(shù)處在一個(gè)持續(xù)改進(jìn)當(dāng)中。今天高出同類儀器的最佳參數(shù)用不了幾年就會(huì)被普遍超越。如果不是急用，用不著多花錢去追求那一點(diǎn)參數(shù)或者性能上的優(yōu)越性。當(dāng)然，處于第一線研究的需要，是否值得為那一點(diǎn)優(yōu)良參數(shù)花錢，另當(dāng)別論。
一般而言，根據(jù)自己當(dāng)下的需要，稍加前瞻性的考慮選擇性價(jià)比適中的產(chǎn)品是最佳選擇。[pagebreak]
三、質(zhì)譜儀的主要技術(shù)參數(shù)
如何衡量質(zhì)譜儀技術(shù)性能的優(yōu)劣呢?毫無疑問，衡量質(zhì)譜儀時(shí)技術(shù)參數(shù)是最主要手段。但是，不同產(chǎn)品具有不同的特點(diǎn)，為了突出自己儀器的優(yōu)越性不同廠家在宣傳上喜歡選擇性地夸大某些參數(shù)的重要性。那么，在實(shí)際購買質(zhì)譜儀的時(shí)候，應(yīng)該主要關(guān)注哪些技術(shù)參數(shù)呢?換句話說，哪些參數(shù)能夠反映儀器的先進(jìn)性呢?根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，提請(qǐng)大家注意以下幾個(gè)性能參數(shù)。它們分別是：靈敏度、掃描速度、分辨率、準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性以及儀器耐用性。
靈敏度的意義在于最低檢測限。較高的靈敏度可以檢測到更加微量的化合物。也就是說在靈敏度高的儀器上能夠檢測到的物質(zhì)在靈敏度較低的儀器上可能檢測不到。這一特性在某些情形下顯得十分重要。
高靈敏度是所有質(zhì)譜儀生產(chǎn)商追求的目標(biāo)。但是，事情并不是絕對(duì)的。有些生產(chǎn)商為了追求超高靈敏度會(huì)以犧牲分辨率以及掃描速度為代價(jià)。例如擴(kuò)大離子錐的口徑能讓更多的離子進(jìn)入質(zhì)量分析器從而提高靈敏度。但是，這樣一來，會(huì)導(dǎo)致大量污染物進(jìn)入質(zhì)量分析器，檢測本底將會(huì)增高，分辨率會(huì)受到影響并且增加后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)成本。從某種角度上講，不能保證分辨率的數(shù)據(jù)是沒有意義的數(shù)據(jù)。一些標(biāo)榜超高靈敏度的質(zhì)譜儀在實(shí)際應(yīng)用中并不受歡迎。
衡量靈敏度的指標(biāo)是信噪比(S/N)。目前，國內(nèi)沒有衡量信噪比的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，信噪比(S/N)的數(shù)值可以通過一些算法被放大。這就造成了一個(gè)很怪的現(xiàn)象，從信噪比上看靈敏度極高的質(zhì)譜儀在實(shí)際檢測工作中并沒有突出的表現(xiàn)。一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)因此變得沒有參考價(jià)值。由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，靈敏度指標(biāo)是被寫得最亂的一個(gè)指標(biāo)。一些廠家儀器型號(hào)沒有變化，但靈敏度越寫越高，其實(shí)就是變相的造假。
掃描速度是影響質(zhì)譜儀性能的另一個(gè)重要參數(shù)。它是質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)量掃描的速度。同樣質(zhì)量范圍，掃描速度越快，單位時(shí)間掃描次數(shù)越多(周期越短)，也就意味著單位掃描點(diǎn)越多。掃描速度取決于質(zhì)量分析器的類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)，也和電腦運(yùn)算快慢、模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換接口、放大電路等有關(guān)。在評(píng)價(jià)掃描速度時(shí)除了具體的掃描速度外，掃描的步頻也是考察掃描速度的重要指標(biāo)。步頻越小意味著掃描精度越高。
分辨率是質(zhì)譜儀的另一個(gè)重要指標(biāo)。簡單地說，靈敏度的意義在于‘測得到’，分辨率的意義在與‘分得開’。但是，分辨率與靈敏度相似，也是一個(gè)可以通過改變其它參數(shù)加以‘美化’的指標(biāo)。通過降低靈敏度可以提高分辨率，通過降低掃描速度也可以改善分辨率。
以下數(shù)據(jù)來自于某種品牌質(zhì)譜儀的技術(shù)參數(shù)，仔細(xì)研究能夠發(fā)現(xiàn)掃描速度與分辨率之間的關(guān)系。
1)掃描速度：3張譜圖/秒，分辨率為70,000(監(jiān)測離子200 m/z)
2)掃描速度：7張譜圖/秒，分辨率為35,000(監(jiān)測離子 200 m/z)
3)掃描速度：12張譜圖/秒，分辨率為12,500(監(jiān)測離子400 m/z)
上述數(shù)據(jù)說明：隨著掃描速度的增加，分辨率持續(xù)下降；
從上面的論述中可以看出：靈敏度、分辨率、掃描速率三者緊密相關(guān)。因此衡量一臺(tái)質(zhì)譜儀優(yōu)劣應(yīng)該綜合考察上述三種參數(shù)。通常，在制訂質(zhì)譜儀招標(biāo)技術(shù)參數(shù)的時(shí)候，我們應(yīng)該規(guī)定在某一靈敏度和達(dá)到某一掃描速率的情況，儀器應(yīng)該達(dá)到的分辨率。應(yīng)該將上述三種參數(shù)作為一個(gè)考察指標(biāo)，而不要分別列出。否則，儀器供應(yīng)商將會(huì)在犧牲其它技術(shù)性能的情況下提供孤立參數(shù)。這樣就難以全面衡量質(zhì)譜儀的性能。
除了上述因素，另一些需要考慮的技術(shù)參數(shù)還包括：準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性、穩(wěn)定性、故障率、售后服務(wù)、軟件性能以及數(shù)據(jù)庫升級(jí)服務(wù)等因素。這些因素也會(huì)影響質(zhì)譜儀的使用效能。
需要特別指出的是質(zhì)譜儀技術(shù)發(fā)展日新月異。一些大型質(zhì)譜儀正在小型化，例如磁質(zhì)譜；一些基于新原理開發(fā)出來的質(zhì)譜儀正在受到越來越多的關(guān)注，市場覆蓋率也越來越大。因?yàn)槠薇疚牟粶?zhǔn)備展開討論。從發(fā)展趨勢(shì)看，軌道阱質(zhì)譜儀和傅里葉質(zhì)譜儀是發(fā)展非常快的質(zhì)譜技術(shù)。目前，它們的價(jià)格比較昂貴。
