近日,中科院合肥研究院健康所醫(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)結(jié)果作為封面文章發(fā)表在國際分析領(lǐng)域TOP期刊Analytical Chemistry上。
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)域都有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值。醫(yī)用光譜質(zhì)譜研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持PTR-MS技術(shù)研究和儀器研制工作不松懈,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。國外研究者為了提高靈敏度,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,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)已圍繞該技術(shù)申請了專利,并將其應(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行業(yè)龍頭企業(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,可為我國高端質(zhì)譜儀器自立自強(qiáng)提供關(guān)鍵支撐。
本文的第一作者是張強(qiáng)領(lǐng)博士后,通訊作者為中科院青促會會員沈成銀研究員。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、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。
文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c05086
靜電場離子漏斗聚焦效果
靜電場離子漏斗聚焦技術(shù)示意圖作為封面發(fā)表
新聞鏈接:https://www.hf.cas.cn/xwzx/jqyw/202205/t20220511_6447027.html