有關四極柱質譜儀（ quadrupole mass analyzer ）的敘述，下列何者錯誤？

本題觀念：

本題主要考查 四極柱質譜儀 (Quadrupole Mass Analyzer, QMS) 的基本原理、性能特徵及其在藥物分析中的應用定位。四極柱質譜儀是目前臨床與藥物分析中最常見的質量分析器，考生需掌握其「低解析度」、「高定量能力」與「構造原理」等核心特徵。

選項分析

• A. 透過兩對正交的電極，在不同之施加電壓下，讓離子擾動而分離不同m/z的離子

  • 正確。四極柱由四根平行的金屬桿組成（兩對），對角的一對桿施加直流電壓 (DC) 與射頻電壓 (RF) 的疊加電場。透過調整 DC 與 RF 的電壓比例與強度，僅有特定荷質比 (m/z) 的離子能在電場中維持「穩定震盪軌跡」並通過四極柱到達偵測器，其餘離子則會因軌道不穩定而撞擊電極消失。這正是其過濾與分離離子的機制。

• B. 屬高解析度質譜儀，可精準到小數點第三位

  • 錯誤。四極柱質譜儀通常屬於 低解析度 (Low Resolution) 或 單元解析度 (Unit Resolution) 儀器，意即它主要能區分整數質量（例如區分 m/z 100 與 101），其解析度通常不足以精確到小數點下三位（mDa 等級）。
  • 若需精確到小數點下三、四位以測定「精確質量 (Accurate Mass)」，通常需要使用 高解析度質譜儀 (HRMS)，如飛行時間質譜儀 (TOF)、軌道阱質譜儀 (Orbitrap) 或磁扇形質譜儀 (Magnetic Sector)。

• C. 定量準確度高，可用於測量生物檢體之藥物濃度

  • 正確。四極柱（特別是串聯四極柱，Triple Quadrupole, QqQ）在 選擇反應監測 (SRM/MRM) 模式下，具有極佳的靈敏度與線性範圍，是目前藥代動力學 (PK) 研究中測定生物檢體（如血漿）藥物濃度的 黃金標準。

• D. 較磁場式質譜儀（ magnetic sector mass analyzer ）便宜

  • 正確。磁場式（磁扇形）質譜儀構造複雜、體積龐大且需要高真空維持，成本極高。相比之下，四極柱質譜儀結構緊湊、耐用且造價相對低廉，這也是其在常規實驗室中普及率高的主要原因。

答案解析

本題要求選出錯誤的敘述。 選項 (B) 錯誤地將四極柱描述為高解析度儀器。事實上，四極柱是典型的「低解析度」儀器，無法提供小數點後三位的精確質量數據（這是 TOF 或 Orbitrap 的特長）。因此，(B) 為正確答案。

核心知識點

考生應在考前複習以下質譜儀器的關鍵比較表：

1. 四極柱 (Quadrupole, Q)：
   • 解析度：低 (Unit resolution)，僅分整數。
   • 優勢：定量能力最強 (Quantitation Gold Standard)、價格便宜、體積小。
   • 應用：例行性定量分析 (如 LC-MS/MS 測血藥濃度)。
2. 飛行時間 (Time-of-Flight, TOF) / 軌道阱 (Orbitrap)：
   • 解析度：高 (High Resolution)，可測精確質量 (小數點下 3-4 位)。
   • 應用：未知物定性、推測分子式。
3. 磁扇形 (Magnetic Sector)：
   • 特徵：經典的高解析度儀器，但體積大、價格昂貴、掃描速度慢，現已被 TOF/Orbitrap 取代部分市場。

參考資料

1. Quadrupole Mass Analyzer - Wikipedia
2. Mass Spectrometry Basics - JEOL USA
3. Comparison of Quadrupole and Magnetic Sector Mass Spectrometers