摘要本文综述了Orbitrap质谱作为主流高分辨准确质量HR/AM 技术问世的20年发展历程。文章梳理了Orbitrap分析器的研发历史、主流仪器系列的演进脉络以及推动其广泛应用的关键技术创新重点阐述混合与合架构、台式平台推动HR/AM技术普及、拓展至大分子与天然态分析、与离子淌度及先进碎裂方法的集成以及在结构生物学、同位素比测量、空间研究等新兴领域的应用。文末展望了Orbitrap质谱的未来发展方向及其作为全球分析实验室核心主力设备的应用前景。Alexander.Makarovthermofisher.com#Orbitrap质谱 #高分辨准确质量 #混合质谱仪 #三合一架构 #台式质谱 #大分子分析 #离子淌度 #碎裂技术商业化前的技术发展图1Orbitrap分析器工作示意图未展示离子光学与差分泵浦结构离子沿C型阱的弯曲轴注入其射频仅4极杆中经缓冲气碰撞冷却后沿轴累积再由端电极电压向中心压缩。每个采集周期起始时关闭射频并施加脉冲横向电场将离子以短脉冲束形式从C型阱释放。离子脉冲进入分析器的同时中心电极施加电压斜坡此过程中离子围绕中心电极形成旋转环并被径向压缩直至在中心电极与外电极间达到最优轨道直径。因离子偏离赤道面注入静电场驱动离子向赤道面运动引发沿中心电极的相干轴向振荡该振荡在外分裂电极上感应出镜像电流经差分放大器检测、数字化并傅里叶变换最终得到频率谱与对应质荷比m/z谱。LTQ Orbitrap系列仪器的技术发展图2近20年Orbitrap质谱仪演进谱系图纵轴为时间横轴按分析能力分为仅质谱分析、2级质谱MS²、多级质谱MSⁿ3类。Orbitrap分析器核心创新以粗体标注配套技术发展以斜体标注仪器系列以颜色区分红色圆圈代表新系列首发菱形代表后续产品发布含多款型号(1) LTQ Orbitrap后续推出XL、Discovery1a、MALDI版1b、Velos1c、Elite 与 Velos Pro1d(2) Exactive后续推出Q Exactive2b、Exactive Plus2c、Q Exactive Plus2d、Q Exactive HF2e、Q Exactive GC2f、Exactive GC2g、Q Exactive Focus2h、Q Exactive HF-X2i、Q Exactive UHMR2j、Q Exactive UHMR的DMT选配模块2k(3) Orbitrap Fusion后续推出Fusion Lumos3a、ID-X3b、Eclipse3c、IQ-X3d、Ascend3e(4) Orbitrap Exploris 480后续推出120/2404a、GC/GC 2404b、MX4c、EFOX4d(5) Orbitrap Astral后续推出Astral Zoom5a(6) Orbitrap Excedion Pro。图3线性离子阱-Orbitrap杂交质谱仪结构示意图与实物图(a) LTQ Orbitrap质谱仪(b) 搭载ETD选配模块的Orbitrap Elite质谱仪图4标准型上与高场型下Orbitrap分析器剖面图三合一仪器家族下一代多级质谱MSⁿ系统图5三合一质谱仪结构示意图(a) Orbitrap Fusion与Orbitrap ID-X质谱仪(b) Orbitrap Ascend质谱仪(Q) Exactive系列仪器高分辨准确质量HR/AM普及化的首个里程碑Q Exactive液质联用系列主力仪器图6(Q) Exactive系列质谱仪结构示意图(a) 单Orbitrap仪器Exactive Plus(b) 4极杆-Orbitrap杂交质谱仪Q ExactiveExploris与Excedion系列仪器替代Q Exactive混合系列下一代Orbitrap混合仪器主力型号图7Orbitrap Exploris混合质谱仪结构示意图(a) Orbitrap Exploris 480(b) Orbitrap Exploris 120与240(c) Orbitrap Exploris GC与GC 240Astral分析器增强并补充Orbitrap性能图8Orbitrap Astral质谱仪结构示意图详细总结思维导图mindmap5大仪器家族迭代演进参考Mass Spectrom Rev. 2026 Apr 8. doi: 10.1002/mas.70024.First 20 Years of Orbitrap Mass Spectrometry as the Mainstream Analytical Technique260408Orbitrap.pdf注AI辅助创作如有错误欢迎指出。内容仅供参考不构成任何建议。