四極質譜是如何運轉的？

四極質譜儀（Quadrupole Mass Spectrometer）是一種常用的質譜儀，它透過利用四極場對離子的篩選和檢測來分析樣品。四極質譜儀的工作原理可以分為以下幾個步驟：




1.電離源：

首先，將待分析的樣品送入電離源（例如，電子轟擊電離、化學電離或電噴霧電離）。電離源將樣品中的分子轉化為帶電的離子。




2.離子加速：

產生的離子進入加速區域，在這裏，離子被均勻的電場加速。加速後的離子具有與其質荷比（質量與電荷的比值）相關的能量。




3.四極場篩選：

加速後的離子進入四極場區域。四極場由四根長的並行金屬棒組成，通常呈圓柱形。對角線上的兩個金屬棒的電壓相等且正弦相位相反。這會在四極場內產生特殊的電場分佈，使得某些質荷比的離子能夠穩定地穿過四極場，而其他離子則會因為偏離軌道而與金屬棒發生碰撞，從而被排除。




4.調整電壓：

透過改變四極場中的電壓，可以選擇性地篩選具有特定質荷比的離子。這樣，可以在一系列不同的質荷比值下對樣品進行掃描，從而實現質譜分析。




5.離子檢測：

穿過四極場的離子最終會被離子探測器（例如電子倍增器或離子計數器）檢測到。離子探測器將離子的訊號轉換為電流訊號，然後進行放大和處理。




6.資料分析：

記錄和分析探測器產生的訊號，可以獲得樣品的質譜圖。質譜圖顯示了離子強度（通常與離子的相對丰度成正比）與質荷比之間的關係。透過對質譜圖進行解析，可以獲得關於樣品組成和結構的資訊。




四極質譜儀因其較高的靈敏度、解析度和掃描速度而被廣泛應用於多個領域，包括環境監測、生物分析和材料科學。




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