分享 | 液质联用仪基本参数解释及如何衡量好坏
仪器的好坏经常会用一些基本参数衡量，如下：
| m/z范围 | 10～2000 amu |
| 分辨率 | 单位质量分辨，R=2M |
| 扫描速度 | 最高6000amu/sec |
| 灵敏度 | ESI正离子 利血平 10pg S/N> 500(RMS) |
| 扫描功能 | 多顺序方式功能 扫描/SIM/正离子/负离子/CID切换，最多可64种方式同时采集数据 |
有些地方不是很明白，“单位质量分辨，R=2M ”是如何计算的，扫描速度指得是什么，“最高6,000amu/sec ”，是什么意思，灵敏度说“利血平 10pg S/N> 500(RMS) ” 中10pg，是说的质量么，怎么灵敏度不用浓度来衡量的么。
判断仪器“好坏”，并不是只靠参数就可以了。目前，中国流行招标体制，所以，指标变相地成为一个很重的衡量标准，其实，指标在初期，对于不守规则的厂家来说，是个规范，比如大家都得达到一个指标，才能卖给用户。而过分强调指标，对用户也没什么好处。因为两大原因：
（一）、仪器公司声称的指标，在验收时很多都不进行测定。比如，某些质谱公司说灵敏度有多高，标书上是一种说法，验收时并不是这种做法。气质联用这个现象还好一些，液质联用就完全没有规范。中国的很多仪器公司声称的指标，验收时是不做的。
（二）、指标的测量都是纯品，在一定的苛刻条件下，而实际作样不是这样的。
有种意见是：因为指标能做到这种程度，也就证明了它潜在有这种能力，比如，有家灵敏度比别人高，就证明了他潜在有这种能力。
但还有种意见是：很多原则不能滥用。有些公司为了过分追求每一个指标，把仪器专门设置一种极限状态来测量某一种指标（比如灵敏度），而这时的分辨率、扫描速度都非常差（实际应用根本不可能）。这时，指标是上来了，过分地上来了，但对用户就一点用都没有了。
在仪器中，质量范围、灵敏度、分辨率、扫描速度有些是相互冲突的指标，所以，片面强调某种指标，对用户没有什么意义。可中国的招标制度，招标时只看指标，仪器到货后，招标公司和政府就完全不管了。严格的用户还想对着指标验收一下，不严格的用户就也甩手掌柜，任凭仪器公司宰割。
我个人对于质谱写指标，验收，建议有几个是比较重要的：
（1）灵敏度，必须在单位质量分辨率下
（2）分辨率，必须指明在哪个具体的质量处
（3）单位质量分辨下的m/z范围
1、关于m/z范围
刚才说过一条，必须是单位质量分辨以内的m/z范围
m/z范围跟质量分析器有关
一、四极杆型
最高的极限大约在3000～4000 amu，但同时，四极杆对大质量数有歧视，所以，过分强调m/z范围没有特别意义，因为这不是四极杆的擅长。
那么，四极杆最擅长做什么呢？就是定量！（关于四极杆，会再贴一帖）
二、离子阱型
最高的极限大约在4000（单位质量分辨下），有些公司说到6,000，甚至说到20,000 amu，其实也是瞎掰，因为这时分辨率极差，m/z 500 和503 都分不开。
离子阱普遍对小质量有歧视（1/3效应），但对大质量（比如1000 amu以上的）反而比四极杆的响应好。
三、飞行时间TOF
这是它的强项！单独的TOF做个十几万没什么问题，但在串联了前端的四极杆、离子阱后，二级质谱（MS/MS）的m/z范围就会受到四极杆、离子阱的限制。但如果一定要测定大分子，TOF（或者串联TOF）还是迟早要买一台的。
单从液质联用来说，能做串联质谱（tandam mass）是非常重要的，因为液质的背景干扰比气质大得多，串联质谱就是要去除背景。作为前端的质量选择器，大部分都采用四极杆或者离子阱，所以，现在看来，对于液质联用，m/z范围就不是一个特别重要的指标。最新的AB 5500 Qtrap，m/z上限仅做到1000 amu。因为这类仪器，够用了。
2、分辨率
分辨率好像总是个永远讨论不清的话题。
可参见：有机质谱的分辨率
谈谈有机质谱的分辨率
需要强调的是：
1）对于磁质谱，我们如果说分辨率为10000，比常规有机质谱10000的分辨率，要好很多很多。
2）对于四极杆、离子阱，分辨率用10000表示是不科学的，因为它总在变，所以用FWHM或R=nM表示比较好，因为它在基本m/z范围内是不变的。或者，说明是在哪个质量数下测定的，比如在500 m/z时，分辨率优于5000。
3）对于TOF/FT/Orbitrap等，必须指明在哪个质量数下面测定的，也用10000、20000 之类的数字来表示。
3、谈扫描速度有没有用？
首先必须声明，扫描速度不是非常重要的一个指标。因为实际获得一种谱图，我们考虑的是duty cycle的时间，也就是采集一张谱图需要多少时间。所以，考察仪器“快”、“慢” 的主要衡量标准，应该是duty cycle时间，而不是扫描速度。
扫描速度指的是：把规定m/z范围内的离子一个一个“扫描”出质量分析器的能力，表示为：amu/sec。这仅仅指从分析器出来的一段时间，质量分析器不同、工作模式不同，差别就很大。
一、四极杆：
duty cycle时间＝扫描时间＋扫描之间的间隔时间
对于全扫描，比如 扫描m/z 50～550 amu，扫描速度1000 amu/sec，可知道扫描时间为：
500/1000＝0.5秒＝500 毫秒，间隔时间为几个毫秒，所以，大约每秒可以采集2张全扫描谱图
对于SIM，比如扫描 m/z 499.5～500.5 amu，扫描速度1000 amu/sec，可知道扫描时间为：
1/1000=0.001秒。间隔时间就比较重要了，为几个毫秒，所以，用SIM，每秒可采集几百张谱图
二、三重四极杆
参见：三重四极杆的扫描速度和谱图采集速率
三、离子阱
参见：为什么离子阱质谱的采集速度不由扫描速度决定？
四、TOF
TOF是最快的质量分析器，如果只求快，不要求分辨率，可以快到每秒采集几万张全扫描谱图。
如果还要求高分辨率，可以每秒采集1～20张全扫描谱图
就我看来，大家谈到TOF，是比较注重用正确的duty cycle时间来表达仪器快、慢的，这是对的。
其它在讨论四极杆、离子阱时都不注重
谈到四极杆，对定性倒还无所谓，因为转换时间一般都在几个毫秒量级，比如这两年，仪器公司已经把转换时间从20个毫秒，提高到1毫秒的水平。
但对定量，用duty cycle表示，要科学得多，因为在定量时，分析器的扫描速度用的时间已经不是决定duty cycle的时间，MRM通道间的转换时间，已经变成了决定时间。
比如：在MRM单位分辨下（即扫描质量范围为1 amu），扫描速度是1000 amu/sec，扫描时间是1/1000＝1 毫秒，如果MRM通道转换时间是20毫秒，那么每秒可采集的谱图数是：1000/21=47.6张；
如果MRM通道转换时间是1毫秒，那么每秒可采集的谱图数是：1000/2＝500张
将会有数量级的巨大提升。
再比如谈到离子阱，上面引用的讲得明白，离子阱duty cycle时间，扫描速度关系很小，主要是注入离子、稳定到阱中的时间。
对离子阱，谈扫描速度有多大，没有啥意思；倒是谈谈把扫描速度降低，分辨率能到达多高有意思。因为在离子阱里，扫描速度一放慢，分辨率就可以大幅提高，甚至可以分辨0.05 amu的质量；
离子阱所谓27,000 amu/sec（或60,000 amu/sec）的扫描速度，不仅对duty cycle 没什么贡献，而且没有人会这么做，因为这时的分辨率差到了3～5个 amu。
4、关于灵敏度
QUOTE:
灵敏度说“利血平 10pg S/N> 500(RMS) ” 中10pg，是说的质量么，怎么灵敏度不用浓度来衡量的么。
灵敏度是用信噪比来表示的，S/N，信噪比的计算又有峰-峰比和RMS之分（RMS计算的信噪比一般要比峰-峰比计算的高5～10倍）
RMS是在待测峰周围，找一段质量范围，然后做均方根平均，作为噪音高度（强度）。再拿待测峰的高度除以平均高度，即为RMS。
我自己想来，仪器厂家一般都倾向于用RMS来表示，因为验收时各家实验室的气体、水、溶剂都不是很确定，所以，用RMS更合理些，可以尽可能地平均掉（消除掉）这种差别。
而峰-峰比，是寻找待测峰周围一个最高的噪音峰，拿待测峰的高度去比上最强的那个噪音峰。可能药物残留检测时要求如何判定时会用到（o(∩_∩)o...，因为这是法规判定啊，要排除掉任何一种假象）。仪器验收时，不会做这事，因为即使做，也是一针好一针坏，每个实验室的结果都不一样。
质谱的一大特色，就是它是一个质量检测器，峰面积跟质量成正比（记得好像UV紫外是浓度型检测器）。也就是说，我拿1 pg/uL，进样10 uL；跟拿5 pg/uL，进样2 uL相比，如果其它条件都一样，峰面积应该是一样的。
我个人的感觉，从实验人员来说，稀释样品可能比较容易，很容易比较准确；而进样器的定量环一般为20 uL，所以进样10 uL，一定比进样2 uL来得准确一些。
5、关于扫描功能
个人觉得，扫描功能是跟各个分析器原理有关的，就不用一一解释了，有些也是厂家新造出来的词儿。
看扫描功能时，主要是：
（1）如果是同一类型仪器，可以几家不同的厂家比，看差别；看这个差别是不是真正的差别（还是只是各个厂家的叫法不同）。
看看这个差别对自己现在和将来的工作是不是有用？有用就再看看，没用就可以忽略不计。
（2）有些指标是相互冲突的，不同的分析器适用的工作范围也是不同的。
只是就目前趋势来讲，据说国际上正在流行一种同时满足几项高指标，一次实验多做几种扫描的观点，比如：一次实验同时定性定量，在高速度时还可以高分辨等等。
个人想过了很多遍，质谱区别于其它谱的特点是：
可以和色谱很好联用，红外、核磁不行吧？
可以获得丰富的信息量，紫外不行吧？
是分子水平上的测定，而不是仅仅测定物质的表面，显微镜不行吧？
至于灵敏度、分辨率、测量范围（m/z范围）等，都是其它谱学也关心的东西。
跟色谱联用是为了什么呢？——我需要重申一遍
色谱是分析工作的基础。
我们要分析任何东西，都得打破平衡，把东西取出来，然后把它分出来，这就是色谱。
分出来以后，我们才能用各种谱去检测。
估计每个红外专家、核磁专家，都在梦想着把色谱跟红外、核磁很好地联用，但目前做不到。而做到了液相和质谱很好联用的专家们，就获得了Nobel奖（指发明了ESI）。
质谱的信息量是巨大的，这是很多分析手段都不能比的，后面的就不多讲了。
所以，回到主题，判断扫描功能有没有用。就是看它是不是让我们跟色谱联用时，工作的效率提高了？比如以前两次甚至三次实验做的事，现在一次实验就搞定。
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