實驗室分析儀器--傅立葉變換回旋共振分析系統結構特點
早在20世紀50年代就有Sommer等人設計一種歐米茄回旋加速器以精確測定質子的質荷比。Varian公司在1966年在此基礎上生產了第一臺離子回旋共振質譜儀，這是今日的FT-ICRMS的雛形。半個世紀的發展從殘余氣體分析到今日成為有機領域乃至生化領域內滿足各種分析要求的高性能質譜儀，這應當歸功于高新技術的發展，尤其在20世紀80年代中期的傅立葉變換技術的進展。以后憑借著超導、計算機技術使其成為目前比較完善和廣泛應用于前沿領域研究的有力工具。
傅立葉變換回旋共振儀的分析器是由六面體組成的一個阱室，其示意圖下圖所示。圖中，前后為一對信號檢測的接收極（設定該方向為Z軸）；左右為一對阱電極，離子可以在阱室中產生（如電子電離），也可以將離子從左孔中引入；上下一對是信號發射的傳輸極（設定該方向為Y軸）。超導的磁場將沿著阱電極的方向通過（設定為X軸），在圖中標出了磁場B。實際上可以不用六面體的阱室而改用圓柱體、雙曲面體，不過原理還是相同的，只是在電場的均勻性和對稱性上有差異。當質量為m，電荷量為q，以v做勻速運動的離子，在阱室內受到磁場B的作用，導致該離子在垂直于磁場B的平面上做圓周運動，這樣，得到如下的關系式，qvB=mv2/R ,離子做圓周運動的旋轉頻率f=v/（2πR），進一步改變為：
f=1. 5356X10?B/m
如果在垂直于阱電極方向，即y軸，給予一個與離子回旋頻率相同的射頻，則該離子將吸收射頻信號的能量。當激發的脈沖頻率消失，阱室內離子的運動速度增加，從而導致回旋半徑增大。這種回旋運動（呈阿基米德螺旋狀）使離子逐漸靠近信號檢測的接收極（即z軸方向上的一對電極，如下圖所示），使接收極被感應而產生與射頻相同的感應信號，并在負載上形成映象電流。使用頻率合成器施放的頻率掃描以滿足不同質量的離子各自回旋頻率共振吸收的需要。阱室內有許多不同質荷比離子，它們都做同步的回旋運動，所以接收極上的感應信號是多種頻率信號的疊加，并且映象電流的振幅是隨著時間的延長逐漸衰減。根據數學方法可以把時間函數描述為時域譜，而經傅立葉變換轉為頻域譜，而頻域譜也就能換算為質量譜，這樣，各種頻率相當于各種質荷比 的離子質量，而感應射頻信號的強度與相應質荷比離子的數目成正比，由此形成了質譜圖。?隨著質譜新技術的發展，FT—ICRMS也不斷經歷了技術革新，首先是包括EI源在內的各種離子源(如Cl、FAB、LSIMS、 MALDI、API等)的裝備。當然重要的措施是外接離子源，將離子源與分析室相分離，利用離子導入技術使FT—ICRMS的性能得到很大的提高。不過與其他儀器的離子導入不同，ICR的問題要復雜得多，因為它不只是離子光學的問題。以低磁場的離子源出來的離子沿超導磁鐵的軸線方 向進入高磁場時，磁鐵的磁矩能將軸向的線性運動轉變為垂直于軸的平面上的回旋運動，也就導致離子的反射（此稱磁鏡效應），除非離子的引入過程中保持和磁力線平行。由于超導磁鐵的線圈為軸狀對稱，因而沿磁場的對稱軸引入就可避免這一效應。離子引入的方式有并列的雙離子阱室、四極桿離子導管、靜電離子聚焦透鏡等，常推薦的為后兩種。除了在FT—ICRMS 上與氣相、高效液相以及電泳聯用外，還 可通過軟件調控在反應池中進行MS?的檢測。它的碰撞誘導離解既可以在離子動能為幾千電子伏下的高能碰撞，也可以在＜leV下和真空度133X10??~133X10??Pa(10-8~10-5mmHg)時的低能離子一分子反應，后者類似自身化學電離模式，所以，它的信息是豐富多彩的。歸納起來，FT—ICRMS 有如下特點。
一、高精度測定離子的精確質量?根據頻率與質荷比的關系，借助直接測量離子回旋的頻率而確定離子的精確質量。由超導磁體產生的磁場很穩定，而頻率是一種能準確測量的量值，只要保持分析池足夠的超高真空，在高質量范圍上測定精度優于2×10??，而外標法的測定精度也在10??量級。
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二、超高的分辨率?儀器的分辨率有下述關系式：
R= (?)ω?τ=πf ?τ≈/Bτ?(2m/e)
式中 f?——一級諧振頻率；
?????w——離子回旋運動的角頻率；
?????τ——離子做回旋運動的信號衰減時間常數。
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?R與被測的離子質量有關，在低質量端測定的分辨率可達到10?，而在高質量端（如數千道爾頓）可達上萬，這是目前其他質譜儀器所不及的。當然，磁場強度的增加也有利于分辨率的提高，現代的儀器都達到7T磁場強度。
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三、 高靈敏度?儀器的靈敏度與分辨率無關，與離子本身的質量無關，它的ESI源、MALDI源的靈敏度目前均在fmor量級。而所有其他質譜儀器或者是與分辨成反比，或者是與被測離子的質量有不同程度的相關。
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四、大的質量測定范圍?質量范圍高達10000u，它與ESI技術的結合實現多電荷離子的精確質量測定，使它能夠步入直接研究生物大分子的范疇。
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總之，FT — ICRMS所具有的組合特點是其他質譜儀器所不及，因而使它成為今日有機和生物質譜實驗室中最為重要的技術手段，當然也是最為昂貴的儀器。
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