高分辨质谱仪使用步骤

高分辨质谱仪（HRMS）标准化操作流程与实战要点

高分辨质谱（如Orbitrap、Q-TOF等）凭借其的质量精确度和分辨率，已成为生物医药、环境监测及未知物筛查的核心工具。对于从业者而言，操作高分辨质谱不仅是完成仪器的开关机，更是一场针对质量轴偏移和响应灵敏度的精密调控。以下从预处理、校准到数据采集的标准作业流程（SOP），旨在优化实验结果的可靠性。

一、 系统前处理与溶剂要求

高分辨质谱对杂质极其敏感，任何微量的背景干扰都会直接影响精确质量数的测定。

1. 溶剂等级：必须使用超梯度LC-MS级乙腈、甲醇及超纯水（18.2 MΩ·cm）。普通色谱级溶剂中的金属离子（如Na+、K+）易形成加合物，导致谱图复杂化。
2. 流动相添加剂：常用甲酸、乙酸或甲酸铵，浓度通常控制在0.1%以内。需避免使用不挥发性盐（如磷酸盐），以防堵塞离子源毛细管或污染四极杆。
3. 真空度确认：启动前确认分析器真空度达到要求。对于Orbitrap，超高真空（UHV）通常需低于1×10⁻⁹ mbar；TOF系统也需保持在1×10⁻⁶ mbar以下，以减少分子碰撞导致的谱峰展宽。

二、 质量校准（Calibration）与性能检查

精确的质量轴是高分辨质谱的灵魂。在进行正式实验前，必须执行外部校准（External Calibration）。

• 校准液选择：根据正负离子模式选择对应的标准校准溶液（如Pierce校准液或特定聚合物）。
• 偏差控制：校准后的质量偏差（Mass Error）应严格控制在1 ppm（Orbitrap）或5 ppm（TOF）以内。
• 关键性能指标参考表：

三、 离子源参数优化

离子源（ESI或APCI）的稳定性直接决定了离子的传输效率。

1. 喷雾电压（Spray Voltage）：通常设定在3.0 - 4.5 kV。电压过高易引起电晕放电，产生不稳定的信号波动。
2. 气体流量：鞘气（Sheath Gas）和辅助气（Aux Gas）的配比需根据流动相流速调整。在0.3 mL/min的流速下，鞘气通常设定在30 - 45 arb，辅助气在10 - 15 arb。
3. 离子传输管温度：一般设定在275 - 350℃。对于热敏感化合物，应适当调低温度以减少源内碎裂。

四、 采集模式与数据获取

高分辨质谱的扫描策略需平衡分辨率、灵敏度和速度。

• Full Scan（全扫描）：用于获取分子的精确质量数和同位素分布信息。这是定性分析的基础。
• Data-Dependent Acquisition (DDA)：根据预设规则（如强度阈值）自动挑选前几位母离子进行二级质谱扫描，适用于复杂基质中的未知物筛查。
• Data-Independent Acquisition (DIA)：对特定质量窗口内的所有离子进行碎裂，能获得更完整的定量和定性信息，但对后期数据处理能力要求较高。

五、 关机与例行维护逻辑

实验结束后，不建议立即关闭真空，而应执行清洗程序。

1. 管路清洗：切换至高比例水相流动相（如水/甲醇=90/10），冲洗离子源和毛细管，去除残留的盐分和有机物。
2. 待机模式：将仪器切换至待机（Standby）状态，保持氮气小流量吹扫，防止环境空气倒流污染离子源。
3. 定期检查：建议每2周清洁一次离子源喷针及离子传输锥（Ion Transfer Cone），每半年更换一次机械泵油。

通过上述精细化的操作步骤，不仅能延长高分辨质谱仪的使用寿命，更能在复杂的科研及检测任务中确保每一条质谱信号都具备极高的可信度与复现性。