Orbitrap Fusion三合一質(zhì)譜儀

Orbitrap Fusion 結(jié)構(gòu)特點
Orbitrap Fusion是Thermo公司的四極桿-靜電場軌道阱-線性離子阱三合一組合式質(zhì)譜。Fusion使用的Orbitrap為超高場 Orbitrap質(zhì)譜儀，相比于Thermo公司上一代Orbitrap產(chǎn)品，F(xiàn)usion具有超高分辨（分辨率>450,000）、高靈敏度 （fg級檢測），多級質(zhì)譜能力（10級），并且配備多種裂解模式（CID、HCD及可升級的ETD），非常適合蛋白質(zhì)組學中復雜體系的高通量蛋白檢 測。下面就Orbitrap Fusion的特點做一個詳細的介紹。

1) 離子源
Orbitrap Fusion配置的是ThermoFisher新一代的Easy Max NG離子盒，具有加熱型HESI源和APCI源一體化設計，只需要更換噴針即可實現(xiàn)ESI源和APCI源的切換。Easy Max NG源的另一個特點是集成式氣路電路設計，安裝Easy Max NG源時即可自動完成氣路和電路的連接，不需要進行額外的操作。同時質(zhì)譜系統(tǒng)還可自動識別源的類型，真正實現(xiàn)了智能化操作。對于蛋白質(zhì)組學研究客戶，除了 標配的micro-ESI源之外，有Nanospray Flex Ion Source NG和Easy-Spray nano-electrospray Ion Source NG兩種nanoESI源可供選擇。

2) 離子傳輸部件
離子傳輸部件采用了S-lens設計，S-lens類似離子漏斗，由18片 組成，S-lens的離子傳輸效率是傳統(tǒng)的tube lens的3-5倍，除了S-lens透鏡組外，離子傳輸部件還采用了平面90°彎曲的方形離子傳輸四極桿，質(zhì)譜離子化時會產(chǎn)生一些中性粒子，這些中性粒 子很容易慣性飛行到檢測器，被檢測器檢測到從而產(chǎn)生中心噪音。中性粒子在離子傳輸四極桿中飛行時不受電場控制無法轉(zhuǎn)彎，因此會飛出離子傳輸通道。彎曲的離 子傳輸四極桿可以有效阻擋樣品離子中的中性粒子，降低噪音，提高靈敏度。

3) 四極桿質(zhì)量分析器
主四極桿是Q Exactive的核心部件之一，其可以對離子進行過濾篩選，Q Exactive上用的四極桿是Thermo的雙曲面四極桿，母離子選擇窗口可從0.4FWHM至20FWHM, 可以根據(jù)自己實驗的要求選擇不同質(zhì)荷比范圍的離子通過四極桿進入到后方靜電場軌道阱檢測，既可進行數(shù)據(jù)依賴的二級或多級子離子掃描，也可進行非數(shù)據(jù)依賴的 二級子離子掃描。

4) C-trap和離子傳輸多極桿
C-trap的主要作用是將離子冷卻聚焦，傳輸?shù)絆rbitrap進行高分辨掃描。離子傳輸多極桿是Fusion的核心部件之一，離子進入到離子傳輸多極 桿后可以做兩個方向傳輸，就是傳輸?shù)诫x子阱，進行快速的碎裂和子離子掃描，第二是經(jīng)過C-trap進入Orbitrap，進行高分辨掃描。除此之外， 離子傳輸多極桿同時又是一個高能裂解碰撞池，可對母離子進行HCD裂解。離子傳輸多極桿既可以將離子進行正向和反向傳輸，又可對離子進行HCD裂解，從而 使得Fusion可以在任意階段選擇任意質(zhì)量分析器進行任意裂解模式的碎裂和掃描。

5) Orbitrap靜電場軌道阱
靜電場軌道阱Orbitrap是1999年，由科學家MAKAROV發(fā)明的一種新型的質(zhì)譜儀，其質(zhì)量分析器形狀似紡錘體，由紡錘形的中心內(nèi)電極和左右 2個外紡錘半電極組成。Orbitrap對離子的操作步驟分為離子捕獲，旋轉(zhuǎn)運動，軸向振動和鏡像電流檢測。儀器工作時，在中心電極上逐漸加上直流高壓， 在orbitrap內(nèi)產(chǎn)生特殊幾何結(jié)構(gòu)的靜電場。當離子進入到orbitrap室內(nèi)后，受到中心電場的引力，開始圍繞中心電極做圓周軌道運動，m/z高的 離子有較大的軌道半徑。同時離子受到垂直方向的離心力和水平方向的推力，而沿中心內(nèi)電極作水平和垂直方向的震蕩。外電極除限制離子的運行軌道范圍，同時檢 測由離子振蕩產(chǎn)生的感應電勢，其中水平振蕩的頻率和分子離子的m/z關(guān)系可有公式 來描述，由方程可見軸向頻率ω與離子的初始狀態(tài)無關(guān)，這造就了Orbitrap的高分辨率和高質(zhì)量精確度，頻率由傅里葉轉(zhuǎn)換成頻域譜，再轉(zhuǎn)換成質(zhì)譜。此外 和其他質(zhì)譜不同，Orbitrap既是質(zhì)量分析器又是檢測器，是無損的不需要定期更換。

6) 雙壓線性離子阱
Fusion的離子阱設計為高壓阱和低壓阱兩個部分，離子阱技術(shù)采用氦氣冷卻打碎離子，高壓氦氣有利于離子的捕獲、冷卻和解離，低壓氦氣有利于離子的掃 描。雙壓線性離子阱采用高壓和低壓兩個離子阱，高壓單元的離子捕獲能力提高，離子碎裂時間縮短，低壓單元掃描速度加快，質(zhì)譜分辨率提高，這一雙阱優(yōu)化設計 使得離子檢測的各過程在的氦氣壓力下進行，實現(xiàn)了的掃描速度，更多的掃描，更高的分辨率。CID裂解在離子阱中進行。
Orbitrap Fusion為新一代高場Orbitrap技術(shù)，相比上一代Orbitrap產(chǎn)品，高場Orbitrap阱的體積縮小，電壓提高，從而使分辨率獲得提高。 同時高場Orbitrap采用了的FT信號處理系統(tǒng)、新型離子傳輸透鏡，從而改善進入Orbitrap質(zhì)量分析器的離子光學傳輸。除了高達 450,000的分辨率，Orbitrap Fusion還可在24,000分辨率下每秒采集2張譜圖，僅用0.5秒即可獲取一張Orbitrap高分辨全掃描譜圖和10張離子阱低分辨MS/MS譜 圖。

7) ETD（選配）
ETD為電子轉(zhuǎn)移裂解（Electron Transfer Dissociation）的簡寫。ETD裂解的原理是利用陰離子自由基向帶正電荷的肽陽離子轉(zhuǎn)移電子，在此過程中產(chǎn)生的化學能量將肽段碎裂。相較于傳統(tǒng) 的CID裂解和HCD裂解，ETD裂解能夠使蛋白質(zhì)或肽段離子在肽骨架上發(fā)生碎裂，即使不依賴蛋白質(zhì)酶解技術(shù)都能夠獲得很好的肽段碎片信息，并且不會破壞 蛋白質(zhì)或肽段上帶有的翻譯后修飾基團，因此十分有利于翻譯后修飾蛋白質(zhì)組學和Top-down蛋白質(zhì)組學研究。Fusion的ETD是不同于以往產(chǎn)品的全 新設計，在離子源的透鏡處置于ETD反應腔，采用湯森德放點原理產(chǎn)生電子，用于和熒蒽反應產(chǎn)生ETD陰離子反應氣，不再使用燈絲，調(diào)諧更為簡單，產(chǎn)生的陰 離子反應氣流十分穩(wěn)定，使ETD操作更為簡便。