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【科技日报】静电场离子漏斗聚焦技术大幅提升质谱仪灵敏度

2022-05-25 科技日报 吴长锋
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  5月19日,记者从中国科学院合肥物质科学研究院了解到,该院健康所医用光谱质谱研究团队提出了一种静电场离子漏斗聚焦新技术,可在静电场下实现对离子的高效聚焦引导,进而提升质谱类仪器的灵敏度。相关结果作为封面文章日前发表在国际分析领域顶级期刊《分析化学》上。

  质子转移反应质谱(PTR-MS)技术在环境监测、医学研究、公共安全和食品科学等领域都有着极其重要的应用价值。中国科学院合肥物质科学研究院医用光谱质谱研究团队历经十余年时间,通过对PTR-MS技术研究和仪器研制工作不懈努力,实现了PTR-MS仪器产品化。但前期研制的PTR-MS仪器在具有高灵敏的同时,还存在大功率和大体积的不足。

  针对大气挥发性有机物(VOCs)车载监测等需求,如何在减小体积和功率的情况下,保证较高的灵敏度是车载小型化PTR-MS发展的一个难题。国外研究者为了提高灵敏度,一般在PTR-MS中采用射频场离子漏斗来聚焦离子,但射频场需要射频电源,这会增加功率和体积,不适用于车载小型化PTR-MS。

  为解决上述问题,研究团队提出了一种静电场离子漏斗聚焦新技术。他们将传统的圆环状电极改进为球面加网电极,并通过孔径逐渐缩小的漏斗状组合设计,实现静电场下离子的高效聚焦引导。实验表明,相比于传统的反应管结构,新型结构对于考察的8种VOCs灵敏度提升了3.8—7.3倍,且不破坏PTR-MS中的软电离效果。研究团队已围绕该技术申请了专利,并将其应用于大气VOCs车载走航监测的小型化PTR-MS中,相关仪器已成为政府部门和行业龙头企业开展监测的重要工具。

  该研究提出的静电场离子漏斗聚焦技术是一种通用的离子聚焦引导,还可以拓展应用于其他质谱仪器中,可为我国高端质谱仪器自立自强提供关键支撑。

(原载于《科技日报》 2022-05-25 05版)

打印 责任编辑:阎芳

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