1.2.1 離子源及其技術(shù)發(fā)展離子源將樣品中的分子或原子離子化，為質(zhì)譜分析的核心過程提供關(guān)鍵離子來源。20世紀(jì)初，A.J. Dempster發(fā)明了電子轟擊源（EI），這一技術(shù)被視為離子源領(lǐng)域的開創(chuàng)性突破。1966年，產(chǎn)生了化學(xué)電離（CI）方法，上世紀(jì)八十年代，電噴霧電離（ESI）技術(shù)以及基質(zhì)輔助激光解吸電離[10]（MALDI）技術(shù)發(fā)明，并廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域，引領(lǐng)了質(zhì)譜技術(shù)的新發(fā)展方向。大氣壓光學(xué)電離源（APPI）技術(shù)為難溶解或揮發(fā)性較低的樣品提供了有效的離子化方法，實(shí)時(shí)直接電離源（DART）[11]的問世使得質(zhì)譜分析更加快速便捷。2009年，快速蒸發(fā)電離源（REIMS）技術(shù)的發(fā)明，進(jìn)一步提高了樣品的分析速度和準(zhǔn)確性，為臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來了革命性的變革（表2）?？傊x子源技術(shù)的創(chuàng)新和升級為質(zhì)譜技術(shù)提供了更廣泛的應(yīng)用選擇。

表2 離子源主要類型

1.2.2 質(zhì)量分析器及其技術(shù)發(fā)展

質(zhì)量分析器用于測量離子的質(zhì)量和電荷比（m/z），是質(zhì)譜儀器最為關(guān)鍵的組件。扇形磁場式質(zhì)量分析器于1918年問世。1953年，四極桿質(zhì)量分析器（Quadrupole）發(fā)明，并迅速成為廣泛應(yīng)用于各類質(zhì)譜儀的核心組件之一。飛行時(shí)間質(zhì)量分析器（TOF），使離子飛行時(shí)間成為測定質(zhì)量的有效手段，在高分辨率和高精確度的質(zhì)譜分析中扮演著重要角色。1974年，傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器（FT-ICR）發(fā)明，質(zhì)譜分析達(dá)到了歷史最高的分辨率水平。1979年，離子阱裝置出現(xiàn)，它具有捕獲、存儲和操控離子的能力。2000年，軌道阱質(zhì)量分析器（Orbitrap）技術(shù)問世，引領(lǐng)了質(zhì)譜儀器領(lǐng)域新的發(fā)展（表3）。

表3 質(zhì)量分析器類型及發(fā)展

1.3 質(zhì)譜儀器類型與技術(shù)應(yīng)用

質(zhì)譜儀器按質(zhì)量分析器的不同，分為磁質(zhì)譜、四極桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜、軌道阱質(zhì)譜[12]。從其分辨率來看，正向雙聚焦磁質(zhì)譜最高分辨率可達(dá)4萬（FWHM），飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測速度最快，最高分辨率突破60萬（FWHM）。傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜，測量精度最高，分辨率可達(dá)數(shù)百萬甚至更高。靜電場軌道阱最高分辨率可達(dá)100萬（FWHM）[13]。目前，我國高校院所中，四級桿質(zhì)譜儀和飛行時(shí)間質(zhì)譜儀占據(jù)了主流，磁質(zhì)譜儀的數(shù)量較少（表4）。

表4 截至2021年底高校院所部分類型質(zhì)譜儀器數(shù)量

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)國家科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查大型科研儀器數(shù)據(jù)整理。