1913年J.J.Thomson制成第一台质谱仪，用其发现了20Ne,22Ne同位素。1919年第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。早期的质谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析，二十世纪四十年代以后开始用于有机物分析，六十年代出现了气相色谱-质谱联用仪，使质谱仪的应用领域大大扩展，开始成为有机物分析的重要仪器。计算机的应用又使质谱分析法发生了奔腾变化，使其技术更加成熟，使用更加方便。八十年代以后又出现了一些新的质谱技术，如快原子轰击电离子源，基质辅助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源，以及随之而来的比较成熟的液相色谱-质谱联用仪，感应耦合等离子体质谱仪，富立叶变换质谱仪等。这些新的电离技术和新的质谱仪使质谱分析又取得了长足进展。目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。

 

四极杆质谱仪，QMS

　　QMS是最常见的质谱仪器，定量能力突出，在GC-MS中QMS占绝大多数。

　　

优点：

　　结构简单、成本低；

　　维护简单；

　　SIM功能的定量能力强；

　　是多数检测标准中采用的仪器设备。

　　

缺点：

　　无串极能力，定性能力不足；

　　分辨力较低（单位分辨），存在同位素和其他m/z近似的离子干扰。

　　速度慢；

　　质量上限低（小于1200u）。

　　

典型产品：

　　沃特世Xevo TQ-S系列：革命性StepWave技术，想在难以想象的低浓度下更准确、更稳定、重复性更高地分析化合物？没问题！

　　舜宇恒平MSQ8100型台式GC/MS： 高精度温度控制和快速升降温，最高30000u/s的扫描采集速度，即使是尖锐的色谱峰也能稳定采集。

 

飞行时间质谱仪，TOFMS

　　TOFMS是速度最快的质谱仪，适合于LC-MS方面的应用。

 

　　优点：

　　分辨能力好，有助于定性和m/z近似离子的区别，能够很好的检测ESI电喷雾离子源产生多电荷离子；

　　速度快，每秒2～100张高分辨全扫描（如50～2000u）谱图，适合于快速LC系统（如UPLC）；

　　质量上限高（6000～10000u）。

 

　　缺点：

　　无串极功能，限制了进一步的定性能力；

　　售价高于QMS；

　　较精密，需要认真维护。

 

　　典型产品：

　　天瑞iTOFMS-1G：是中国首款具有完全自主产权的商品化小型台式电子轰击离子源-飞行时间质谱联用仪。具有高分辨、高灵敏度和高采集速度的优异功能，实现了与快速气相色谱的完美对接。

　　珀金埃尔默的AxION 2 TOF MS：精确的质量分析性能和超宽的动态线形范围，采集速率高，能进行快速色谱分析。

 

三重四极杆质谱仪，QqQ

 

　　QqQ质谱给四极杆质谱仪在保留QMS原有定量能力强的特点上，提供了串级功能，加强了质谱的定性能力，检测标准中常作为QMS的确认检测手段。

 

　　优点：

　　有串极功能，定性能力强；

　　定量能力非常好，MRM信噪比高于QMS的SIM；

　　是常用的QMS结果确认仪器；

　　除一般子离子扫描功能外，QQQ还具有SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失（Neutral loss）等功能（离子阱不行）对特征基团的结构研究有很大帮助。

 

　　缺点：

　　分辨力不足，容易受m/z近似的离子干扰；

　　售价较高；

　　需要认真维护。

 

　　典型产品：

　　SCIEX Triple Quad™ 5500 LC/MS/MS 系统： 据说是市场上灵敏度最高的三重四极杆质谱？在复杂基质的混合物分析中，仍具有高灵敏度和极强的耐用性。

　　四极离子阱，QTrap

　　技术上而言，在传统QQQ的四极杆中加入了辅助射频，可以做选择性激发；或者就功能而言，为QQQ提供了多级串级的功能

 

　　优势：

　　同时具备MRM、SRM、中性丢失和多级串级功能，非常适合于未知样品的结构解析

 

　　缺点：

　　分辨力还是低了点

 

　　典型产品：

　　ABI/Sciex， QTrap5500系列质谱：世界上最灵敏的离子阱系统。

 

线性离子阱，Linear Ion Trap

传统3D离子阱的增强版本

 

优点：

　　相对于传统3D离子阱，灵敏度高10倍以上；

　　多级串级质谱。

 

缺点：

　　相对于QqQ，还是不能做MRM、中性丢失等特征基团筛选功能。

 

典型产品：

　　Thermo公司的LTQ XL线性离子阱质谱仪：增强型二维线性离子阱质谱仪，拥有无与伦比的灵敏度和超快的周期时间，可以保证在最短的时间内用最少的样品得到最多的质谱信息

　　线型离子阱和三维离子阱的比较

　　这个比较可能是很少有的一边倒的场面——线型离子阱的灵敏度、分辨力、速度、通量等指标均优于传统的3D离子阱。

　　自从2003年Finnigan公司推出了LTQ线型离子阱之后，由于专利的问题其他公司不能生产线型离子阱，一时间众多厂家的3D离子阱销量下降很多。3D离子阱的市场被线型离子阱蚕食的非常严重，特别是在中国质谱市场，由于用户爱追新潮、求大求好，线型离子阱在中国卖的很好。以至于在很多时候Bruker和Agilent的离子阱广告都看不见了。但是实际上线型离子阱在国外并不是非常流行，特别是一些离子阱的老用户，由于已经习惯了离子阱的指标，对于价钱高很多的线型离子阱往往只叫好不出手，宁可买只要3/5价钱的LCQ这种老式3D离子阱。

 

四极杆飞行时间串联质谱，QTOF

　　QTOF以QMS作为质量过滤器，以TOFMS作为质量分析器。

　　

优点：

　　能够提供高分辨谱图；

　　定性能力好于QqQ；

　　速度快，适合于生命科学的大分子量复杂样品分析。

　　

缺点：

　　成本高；

　　需要仔细维护。

　　

典型产品：

　　Agilent 6545 Q-TOF LC/MS 系统：更高的分离能力和灵敏度，比前代的常规分析仪器高 5 倍，快速强大的自动调谐功能，在小分子化合物分析方面可获最佳结果。

　　布鲁克impact II四极杆飞行时间质谱仪：50 GBit/sec 的采样速率，高分辨率下的稳定性数据采集也没问题，适合高通量定量方面的应用。

　　这一点是德国布鲁克的Maxis超高分辨QTOF的卖点——在每秒20谱图的速度下保持6万分辨力。

 

离子阱-飞行时间质谱，Trap TOF

　　以3D离子阱作为质量选择器和反应器，结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力

 

优点：

　　同时具有多级串级和高分辨能力，适合于未知样品的定性工作，如糖蛋白的定性。

 

缺点：

　　由于离子阱容量限制，对于混合样品的灵敏度欠佳；

　　定量能力弱。

 

典型产品：

　　岛津LCMS-IT-TOF质谱仪：貌似200万以上？用过的同学表示这个仪器作精确分子量挺不错的，不用lock mass。但软件界面太多，有点挤，买个超大的显示器24寸以上比较好。这个仪器MSMS碎片不是太丰富，正负极可以高速切换。

　　磁质谱，Sector MS

　　磁质谱的定量能力是各种质谱中最强的。现在已较少使用，仅用于地质元素和痕量二恶英的检测。

 

优点：

　　技术经典、成熟，NIST等MS库采用的仪器；

　　分辨力非常好（100k，m/&Delta m FWHM），干扰少；

　　灵敏度高，定量能力是各种质谱中最好的。

 

缺点：

　　体积、重量大；

　　售价很高；

　　速度慢；

　　维护复杂，很费电。

 

典型产品：

　　英国MSI的AUTOCONCEPT GC-MS：Autoconcept比任何同类产品占用更少的场地面积，无需额外的分析实验室空间。在同类产品中Autoconcept以最小尺寸而著称。

 

傅立叶变换质谱仪，FT-ICR-MS

　　质谱中的贵族，质量精度超级好，几个月都不需要校正。但是价格也是贵的让人心寒啊。

　　傅立叶变换质谱仪的分辨能力最高，常作为高端科学研究的装备。

 

优点：

　　能够做多级串级，定性能力极好；

　　分辨力极高；

　　灵敏度很好。

 

缺点：

　　体积重量大；

　　售价极高；

　　速度也较慢；

　　维护费用非常昂贵。

 

典型产品：

　　布鲁克solariX XR傅立叶变换质谱仪——超高分辨FT-ICR MS：提供罕见的全范围离子稳定性和高达千万级的研究极分辨率，对化合物同位素精细结构进行深入分析，获得确认元素组成的详细信息。

 

静电场傅立叶变换质谱，Orbitrap

 

优点：

　　高分辨，60k～120kFWHM，质量精度高；

　　相对FT-ICR而言，价格稍低（～450kUSD）。

 

缺点：

　　不能单独做串级；

　　分辨力、灵敏度、质量稳定性等离FT-ICR还有距离。

 

典型产品：

　　 Thermo Orbitrap系列质谱；

　　Thermo ScientificTM Q ExactiveTM GC Orbitrap GC-MS/MS系统：不仅具有三重四杆GC-MS的定量能力，还具备Orbitrap技术才能提供的高质量精度、全扫描高分辨率、准确质量数能力。

　　Orbitrap和FT-ICR-MS的技术比较：Orbitrap与原有的“超导磁铁傅立叶变换离子回旋共振质谱”（SC FT-ICR-MS，常说的FTMS）有类似的地方也有许多不同。Orbitrap相当于一台轻量级FTMS，它的维护简单，相当于TOF；指标方面略逊于FTMS，但是比一般质谱要好。Orbitrap的分辨力比FTMS低。两种质谱的采样速度相当，但比TOF和四极杆、离子阱慢的多。Orbitrap和FTMS都可以通过减少采样时间来提高速度，但这是以牺牲分辨力为代价的。