质谱一质谱联用或多级质谱（MS-MS)是在20世纪70年代后期迅速发展起来的一种新型质谱技术，通常被称为质谱一质谱法（massspectrometry-massspectrometry、串联质谱法（tandemmassspectrometry）或二维质谱法（twodi-mensionalmassspectrometry)。

一 联用原理

多级质谱的工作原理是充分利用了质谱的分离与分析功能：将多个质谱串联在一起，最简单的就是将两个质谱顺序连接获得的二级串联质谱，其中第一级质谱（MSl）对离子进行预分离，将感兴趣的离子作为下一级质谱的试样源，经过适当方式获得碎片离子等送入第二级质谱，由第二级质谱（MS2）进一步分离分析。

二 MS-MS仪器结构

一个典型的二级串联质谱由3大部分构成，一级质谱、碰撞室、二级质谱。如前所述，一级质谱用于感兴趣离子的捕获，称之为母离子（parention)，将母离子送入碰撞室，与惰性气体分子相撞而裂解，即碰撞诱导解离过程（CID）或碰撞活化解离（collisionallyactivateddissociation,CAD)，产生碎片离子，即子离子(daughterion)，而后，子离子进入二级质谱分离、检测并记录，得到与母离子相关的结构信息。

最经典的二级串联质谱为三级四极杆串联质谱。第一级和第三级四极杆分析器分别为MSl和MS2，第二级四极杆分析器起碰撞解离室作用是将从MSl得到的各个峰进行轰击，实现母离子碎裂后进入MS2再进行分析。三级四极杆串联质谱共有四种工作模式，代表着串联质谱的多种不同的用途。

离子扫描方式，这种土作方式由MS1选定质量，CAD碎裂之后，由MS2扫描得子离子谱。(h)为母离子扫描方式，在这种工作方式，由MS2选定一个子离子，MS1扫描，检测器得到＿的是能产生选定子离子的那些离子，即母离子谱。(c）为中性丢失扫描方式，在这种方式是MSl和MS2同时扫描。只是二者始终保持一定固定的质量差（即中性丢失质量），只有满足相差固定质量的离子才得到检测。(d)为多离子反应监测方式，由MSl选择一个或几个特定离子（图中只选一个），经碰撞碎裂之后，由其子离子中选出一特定离子，只有同时满足MSl和MS2选定的一对离子时，才有信号产生。用这种扫描方式的好处是增加了选择性，即便是两个质量相同的离子同时通过了MSl，但仍可以依靠其子离子的不同将其分开。这种方式非常适合于从很多复杂的体系中选择某特定质量，经常用于微小成分的定量分析。

随着科技的发展，接口技术的进步，基于不同原理的质量分析器也已经很好地实现了串联，如四极杆和磁质谱混合式（hybride)串联质谱、四极杆一飞行时间串联质谱（Q-TOF)和飞行时间一飞行时间（TOF-TOF)串联质谱等。

一个由液相色谱一四极杆质量分析器和飞行时间质量分析器组成的混合型串联质谱仪器。其基本结构由试样雾化一电离室、去溶剂装置、双重离子漏斗、四极杆质量（Q）分析器、碰撞池、飞行时间（TOF）质量分析器和检测器等部件组成。质谱分析过程如下：

(1)试样溶液由带高电压的金属毛细管喷出，在雾化气的辅助下进入到雾化室并雾化，产生带电小液滴和离子，被雾化室和金属涂覆的玻璃毛细管之间的电场导入去溶剂化装置，即玻璃毛细管。雾化器外壳和玻璃毛细管尖端之间的电压相差约500V可进一步将带电小液滴和离子推进真空系统。

(2)加压并干燥的热氮气以与试样液滴流动相反的方向通入去溶剂化装置，辅助液滴挥发然后离子化，同时将未能电离的物质带走。

(3)离子从玻璃毛细管中出来，直接进入连在初级泵上一的第一个真空层；接下来的真空层与三重分子涡轮泵相连，泵中的废弃物都被带入初级泵中。在这个真空装置中，这三个真空层分别通过中间有一个小孔隙的隔板分离开，离子通过前后真空层的压力差和电势差从中间孔隙中进行传输。撞到隔板上的其他离子就被反弹到基电压隔板上而吸收。

(4)真空层工和II中是双重离子漏斗，所加的射频电压将离子聚焦并传输入真空层班中的六极杆。通过调节操作电压将离子按稳定的轨道在六极杆内传输，在进入四极杆后离子束被进一步聚焦。四极杆分析器与飞行时间质谱仪串联，组成Q-TOF。

(5)在Q和TOF之间有一个碰撞池，离子在其中可以与中性气体分子（如Ar和N2）发生碰撞诱导解离。Q从离子源中选择所感兴趣的离子，在碰撞池中发生解离，反应产物由TOF分析。

除上述介绍的空间串联型质谱联用仪器外，人们还利用离子阱技术、傅里叶变换质量分析技术开发出时间串联型多级质谱仪。例如，通过调节离子阱环形电极上的射频电压，可让感兴趣的母离子稳定在离子阱内，然后利用加在端电极上的辅助射频电压激发母离子，使其与池底的本底气体碰撞，再通过基频电压扫描，抛射并接收所有CID过程中形成的子离子信号。这种时间串联型质谱在不增加仪器主要构件的情况下，能方便地实现多级质谱的功能，尤其有利于构造更多级数联用的质谱仪器，代表着串联质谱的一个发展方向。

三 串联质谱的特点

与单级质谱相比，多级串联质谱有以下突出的优点：

(1)串联质谱有利于对物质进行定性，获得结构信息。在许多LC-MS联用的离子化技术中，一般都是软电离技术，它们的质谱主要显示分子离子峰，缺少分子断裂产生的碎片信息。如果采用串联质谱技术，通过分子离子与反应气体的碰撞产生裂解，能提供更多的结构信息。

(2)串联质谱适合于复杂混合物的分析。在质谱与气相色谱或液相色谱联用时，即使色谱未能将物质完全分离，也可以进行鉴定。MS/MS可从试样中选择母离子进行分析，而不受其他物质干扰。如在药物代谢动力学研究中，对生物复杂基质中低浓度试样进行定量分析，可用多反应监测模式（MRM)，利用母离子和子离子的良好对应关系，对二者同时检测，排除杂质干扰。

(3)串联质谱可使试样的预处理大大简化，尤其那些难以进行处理或是在离子化过程中引入的杂质。例如在采用解吸离子化技术使试样电离时，一般要使用底物，底物往往会造成强的化学噪声，串联质谱可以消除此类干扰，从而提高检测灵敏度。

(4)串联质谱可以说明在多级质谱中母离子与子离子间的联系，根据各级质谱的扫描模式，如子离子扫描、母离子扫描和中性碎片丢失扫描，可以查明不同质量数离子间的关系。

(5)串联质谱可以同时定量分析多个化合物。采用中性碎片丢失扫描能找到所有丢失同种功能团的离子，如竣酸容易丢失中性碎片二氧化碳，对二氧化碳碎片扫描可获得所有母离子羧酸的信息，从而实现羧酸类的定量测定。

四 串联质谱的应用

串联质谱的抗干扰、抗污染、检测灵敏度高等优势使其在环境监测、未知物分析、新药开发、农药残留等方面显示出广泛的应用前景。一下面是武汉大学化学学院分析研究中心实验室最近的一个应用实例。

微萃取预富集一液相一串联质谱联用（(SPME-LC-MS-MS)用于测定猪肉中两种β一兴奋剂克伦特罗和沙丁胺醇(Salbutamol)残留的质量色谱图和质谱图。

液相条件为：色谱柱，2.1mm××150mm填充3.5μmXTerra＠MSC18；柱温:40℃；二元梯度：流动相A——0.1％甲酸水溶液；流动相B——乙腈和水的混合溶液（80:20，体积分数，含0.1％甲酸），梯度为：0min,B=22.5%;6min,B=22.5％；6.01min,B=100%；15min,B=100％；15.01min,B=22.5％；流动相流速：0.2mL/min。质谱条件为：电喷雾离子源（正离子模式），毛细管电压4.0kV;喷雾器1.4bar；干燥气8.0L·min-1；干燥温度200℃；碰撞气，氩气；碰撞能量7eV/z，前体离子的选择（四极杆质谱）：沙丁胺醇，[M+H]+离子，m/z240.2；克伦特罗，[M十H]+离子，m/z277.1；对选择的离子进行全扫描（时间飞行质谱）：m/x50一300，分别获得兴奋剂试样脱除特丁基和水（一t一Bu-2H2O）的强质谱信号203,1480
实际试样检出限可达到克伦特罗0.38ng/g、沙丁胺醇0.28ng/g。