Orbitrap Fusion 結構特點
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譜。Fusion使用的Orbitrap為超高場 Orbitrap質譜儀，相比于Thermo公司上一代Orbitrap產品，Fusion具有超高分辨（分辨率>450,000）、高靈敏度 （fg級檢測），多級質譜能力（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。同時質譜系統還可自動識別源的類型，真正實現了智能化操作。對于蛋白質組學研究客戶，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，質譜離子化時會產生一些中性粒子，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, 可以根據自己實驗的要求選擇不同質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，既可進行數據依賴的二級或多級子離子掃描，也可進行非數據依賴的 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，傳輸到Orbitrap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，就是傳輸到離子阱，進行快速的碎裂和子離子掃描，第二是經過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發明的一種新型的質譜儀，其質量分析器形狀似紡錘體，由紡錘形的中心內電極和左右 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內產生特殊幾何結構的靜電場。當離子進入到orbitrap室內后，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 測由離子振蕩產生的感應電勢，其中水平振蕩的頻率和分子離子的m/z關系可有公式 來描述，由方程可見軸向頻率ω與離子的初始狀態無關，這造就了Orbitrap的高分辨率和高質量精確度，頻率由傅里葉轉換成頻域譜，再轉換成質譜。此外 和其他質譜不同，Orbitrap既是質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，質譜分辨率提高，這一雙阱優化設計 使得離子檢測的各過程在的氦氣壓力下進行，實現了的掃描速度，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，相比上一代Orbitrap產品，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、新型離子傳輸透鏡，從而改善進入Orbitrap質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移電子，在此過程中產生的化學能量將肽段碎裂。相較于傳統 的CID裂解和HCD裂解，ETD裂解能夠使蛋白質或肽段離子在肽骨架上發生碎裂，即使不依賴蛋白質酶解技術都能夠獲得很好的肽段碎片信息，并且不會破壞 蛋白質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組學和Top-down蛋白質組學研究。Fusion的ETD是不同于以往產品的全 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生電子，用于和熒蒽反應產生ETD陰離子反應氣，不再使用燈絲，調諧更為簡單，產生的陰 離子反應氣流十分穩定，使ETD操作更為簡便。
