離子阱的原理

離子阱由于可以存貯所有從離子源產生進入阱中的離子，因此靈敏度很高；另外，離子阱的特有功能是容易產生MSⁿ，對分子的結構解析非常有用；離子阱質譜還非常容易用軟件實現全自動控制，人機接口非常簡單。三維離子阱質譜的分析器由一對環形電極和兩個呈雙曲面形的端蓋電極組成（見圖1）。

在環形電極上加基礎射頻電壓（Fundemental rf）和直流電壓；在端蓋電極上加交流補充電壓。由離子源產生的離子，通過脈沖離子門進入離子阱，通過調節射頻電壓和直流電壓，離子可以穩定地存貯在離子阱中。阱中離子的數目可通過自動增益控制（AGC）技術進行有效控制。阱中離子數目太多，會引起空間電荷效應，導致電場的扭曲和整體性能的下降。離子阱中一般充入1 mTorr的氦氣，它有兩個作用，一是碰撞“冷卻”降低初進入離子的動能，有效地捕獲注入的離子；二是作為碰撞氣體，從而產生多級MS。一個離子是否可穩定地存貯在阱中，取決于離子的荷質比，離子阱的大小（r），fundamental rf的諧振頻率（w），和環電極上的電壓幅度（V）。離子行為的依賴性被描述為多維參數q_z

q_z＝4eV/mr²w²    公式

圖2顯示了阱中離子“穩定區域圖”，一個給定質荷比的離子將有一個q_z值，若落在穩定區的邊界內，離子就被穩定捕獲。若q_z值落在邊界外，則該離子會撞在電極上湮滅。通過掃描射頻電壓值（即從低到高加射頻電壓值），可以使阱中離子的軌道依次變得不穩定，因此可從低m/z到高m/z依次將離子甩出阱外檢測。對于高質量數m/z的離子，用掃描射頻電壓無法使離子軌道不穩定，這時在端蓋電極上加高幅的交流電壓，如果交流電壓頻率與離子振蕩頻率一致，將會產生共振，離子振蕩的振幅隨時間線性增加，當振幅足夠大時，離子將甩出阱外。結合這兩種方式還可分離出特定m/z的離子，比如掃描范圍為50～1500 m/z，若想分離出m/z＝500的離子，則先掃描射頻電壓，使50～499 m/z被甩出阱；再依次改變交流電壓頻率，使501～1500 m/z被甩出阱，這樣就分離出m/z＝500的離子。若在端蓋電極上加低幅的交流電壓信號，將使被分離出的離子產生共振激發，與氦氣碰撞，產生結構碎片信息。以肽分析為例，這個過程將引起沿肽骨架的隨機斷裂，在質譜上獲得豐富的氨基酸序列碎片。