静电场离子漏斗聚焦新技术 促进质谱仪灵敏度再升级

　　质谱是分析测试中常用的仪器分析方法，质谱分析可以通过极微量的样品来确定该样品的分子含量、分子式、分子结构等，质谱法是进行有机物鉴定的有力工具。且质谱技术的应用也十分广泛，在化学、生物、药品、临床、食品等多个领域大放异彩，再加上质谱技术分析样品时拥有灵敏度高、测量结果精准度高等优点，因此其从研发至今一直备受关注。
 

　　近日，据中国科学院合肥物质科学研究院消息，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已发表于国际分析领域顶级期刊Analytical Chemistry(《分析化学》)。
 

　　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。中科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。
 

　　针对上述问题，研究团队提出了一种静电场离子漏斗聚焦新技术。文章称，研究团队开发了一种称为直流离子漏斗 (DC-ion funnel) 漂移管的新型漂移管，由 20 个传统环形电极和5个新型直流聚焦电极 (DC-FE)组成，用于质子转移反应质谱法(PTR-MS)。离子轨迹模拟展示了 DC-FE 和 DC-离子漏斗漂移管的离子聚焦效果。
 

　　研究团队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业务化监测的重要工具。
 

　　此前，国务院印发了《计量发展规划(2021-2035年)》表明，要加强高端仪器设备核心器件、核心算法和核心溯源技术研究，推动关键计量测试设备国产化。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，不仅可以拓展应用于其他质谱仪器中，更能为我国高端质谱仪器自立自强提供关键支撑。