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多级质谱联用技术是通过对一级或上级质谱产生离子的进一步裂解产生次级质谱，并对次级质谱进行质量分析技术。

依据实现方式，多级质谱仪可分为两类：

一，时间串联质谱，它是利用某些质量分析器能够储存离子的特性，在同一个质量分析器上，通过时间序贯实现多级质谱分析；

二，空间串联质谱，它是利用多个质量分析器在空间上串联从而实现多级质谱的功能  。

时间串联质谱
时间串联质谱需要质量分析器具有捕获并驻留离子的特性，如离子阱、傅里叶变换离子回旋共振就是这类质量分析器，它们通过将不检测离子喷射出质谱质量分析器的分析区，孤立待分析的离子做进一步的裂解，从而获得次级质谱，这一个过程可以反复，这样可以观测几代子代离子的碎片，因此时间型质谱可进行多级子离子实验。它的局限性在于不能实现多级质谱的另外一些重要性能如母离子扫描或中性丢失实验等 。

空间串联质谱
空间串联质谱是利用多个质量分析器在空间上串联，来实现多级质谱功能。如三重四级杆(QqQ)，它由Q1和Q3两个四级杆质量分析器外加Q2做碰撞诱导裂解组成，共同实现二级质谱的功能。这种多重质量分析器组合，通常第一质量分析器设计为射频质谱，如四级杆或离子阱，第二质量分析器质量分析器则根据应用目的，可以设计为射频(主要为四级杆)、也可以设计为高分辨率质量分析器如TOF或FT—MS等。不同的质量分析器设计组合，带来的分析特性不同，如QqQ可以进行扫描母离子、中性丢失、子离子和多反应监测等数据采集技术：通过提高选择性而长于定量；Q-TOF或IT-TOF通过引入TOF，将碎片离子的多级质谱分析与离子的高分辨率质谱相结合，更有利于定性。

多级质谱联用有：

气相色谱-质谱联用(二手GC-MS)
液相色谱-质谱联用(二手LC-MS)
毛细管电泳-质谱联用(CE-MS)
超临界流体色影质谱联用(SFC-MS)
等离子体发射光谱-质谱联用(二手ICP-MS)