科研團(tuán)隊(duì)提出一種質(zhì)譜儀離子高效傳輸?shù)撵o電場(chǎng)離子漏斗聚焦新技術(shù)

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(chǎng)離子漏斗聚焦新技術(shù)，可在靜電場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guó)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(cè)、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(duì)大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）車載監(jiān)測(cè)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(guó)外研究者為了提高靈敏度，一般在PTR-MS中采用射頻場(chǎng)離子漏斗來聚焦離子，但射頻場(chǎng)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，團(tuán)隊(duì)提出了一種靜電場(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(qǐng)了專利，并將其應(yīng)用于大氣VOCs車載走航監(jiān)測(cè)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(cè)的重要工具。靜電場(chǎng)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(guó)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(huì)會(huì)員沈成銀研究員。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)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(zhǎng)基金等項(xiàng)目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c05086

靜電場(chǎng)離子漏斗聚焦效果