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合肥研究院提出靜電場離子漏斗聚焦新技術(shù)提升質(zhì)譜儀靈敏度

2022-05-20 09:12:55來源：合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 閱讀量：96 評論

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導(dǎo)讀：近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院健康與醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所醫(yī)用光譜質(zhì)譜研究團(tuán)隊(duì)提出了一種靜電場離子漏斗聚焦新技術(shù)，可在靜電場下實(shí)現(xiàn)對離子的高效聚焦引導(dǎo)，進(jìn)而提升質(zhì)譜類儀器的靈敏度。

　　質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜(PTR-MS)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學(xué)研究、公共安全和食品科學(xué)等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。PTR-MS是一種軟電離技術(shù)，離子源產(chǎn)生的初始反應(yīng)離子與漂移管中的 VOCs 分子反生質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，最后通過質(zhì)量分析器檢測計(jì)算出 VOCs 分子的絕對濃度。質(zhì)子親和性(PA)大于水的VOC物種均可被PTR-MS檢測，本系統(tǒng)能夠定量烯烴、芳香烴、醇、醛、酮和硝酸酯等30種大氣VOCs。
 
　　近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院健康與醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所醫(yī)用光譜質(zhì)譜研究團(tuán)隊(duì)提出了一種靜電場離子漏斗聚焦新技術(shù)，可在靜電場下實(shí)現(xiàn)對離子的高效聚焦引導(dǎo)，進(jìn)而提升質(zhì)譜類儀器的靈敏度。相關(guān)成果作為封面文章發(fā)表在Analytical Chemistry上。
 
　　該研究團(tuán)隊(duì)一直致力于PTR-MS技術(shù)研究和儀器研制，通過十余年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了PTR-MS儀器產(chǎn)品化。前期研制的PTR-MS儀器在具有高靈敏的同時(shí)，還有大功率和大體積的不足。針對大氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)車載監(jiān)測需求，如何在減小體積和功率的情況下保證較高的靈敏度是車載小型化PTR-MS發(fā)展的難題。國外研究人員為了提高靈敏度，一般在PTR-MS中采用射頻場離子漏斗來聚焦離子，但射頻場需要射頻電源，這會(huì)增加功率和體積，不適用于車載小型化PTR-MS。
 
　　為解決上述問題，該團(tuán)隊(duì)提出了一種靜電場離子漏斗聚焦新技術(shù)，將傳統(tǒng)的圓環(huán)狀電極改進(jìn)為球面加網(wǎng)電極，并通過孔徑逐漸縮小的漏斗狀組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)靜電場下離子的高效聚焦引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)表明，相比于傳統(tǒng)的反應(yīng)管結(jié)構(gòu)，新型結(jié)構(gòu)對于考察的8種VOCs靈敏度提升了3.8-7.3倍，且不破壞PTR-MS中的軟電離效果。團(tuán)隊(duì)將其應(yīng)用于大氣VOCs車載走航監(jiān)測的小型化PTR-MS中，相關(guān)儀器已成為政府部門和企業(yè)開展業(yè)務(wù)化監(jiān)測的重要工具。靜電場離子漏斗聚焦技術(shù)是一種通用的離子聚焦引導(dǎo)，還可以拓展應(yīng)用于其他質(zhì)譜儀器中，為我國高端質(zhì)譜儀器發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。
 
　　相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、安徽省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、合肥研究院院長基金等項(xiàng)目的支持。
 


靜電場離子漏斗聚焦效果
 


期刊封面：靜電場離子漏斗聚焦技術(shù)示意圖
 

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