質(zhì)譜檢測器離子源

1、質(zhì)譜檢測器離子源 離子源又稱電離源，其作用是將被測氣體組分電離成離子，再使離子在電(磁)場加速和聚焦成離子束。質(zhì)譜離子化的離子源有無數(shù)種：電子轟擊源，化學(xué)電離源，離子轟擊源，原子轟擊源，真空放電源，表面電離源，場致電子源，光致電離源等。而光致電離源又包括：電感耦合等離子體(icp)、微波誘導(dǎo)等離子體、激光和發(fā)射源等四種。 以上近十多種離子源中，常用的主要還是電子轟擊源和化學(xué)電離源兩種。作為質(zhì)譜檢測器的離子源要求：離子流穩(wěn)定性高，強度滿足測試要求；離子束能量和簇擁性??；記憶效應(yīng)??；質(zhì)量卑視效應(yīng)小；工作壓強范圍寬；組分和離子利用率高等。下面簡介四種質(zhì)譜離子化的離子源。 (i)電子轟擊(ei)源 電

2、子轟擊源的能量常用70ev能量的電子，經(jīng)磁鐵聚焦成電子束，當(dāng)被測氣體進入電離室后，即被電子束轟擊。因為普通有機物的電離電位在1520ev, 70ev的電子足以使無數(shù)氣體分子電離，產(chǎn)生出分子離子和各種碎片離子。如在電子轟擊下產(chǎn)生五種離子： ch4ech4+、ch3+、ch2+、ch+、c+ 推斥極將正離子推出電離室進入透鏡。這些透鏡事實上是一些相對于電離室處于不同電位的電極，可把離子從離子源內(nèi)引出、加速和聚焦，使之成為散角范圍小的離子束，通過出口狹縫進入質(zhì)量分析器。el源結(jié)構(gòu)容易、溫控和操作便利、電離效率高、所形成的離子動能簇擁小、性能穩(wěn)定、所得到的譜圖是特征的、能表征組分的分子結(jié)構(gòu)。目前的大量

3、有機物標準譜圖均是用el源得到的。 (ii)化學(xué)電離(ci)源 化學(xué)電離源是通過反應(yīng)離子與被測組分分子反應(yīng)，而后使組分分子電離的一種電離辦法。ci源的結(jié)構(gòu)與ei源基本相同，僅兩點區(qū)分：一是樣品入口處加了一個反應(yīng)氣入口；二為電子束入口和離子出口處的小孔較el源小，約為0.71mm,以使電離室內(nèi)反應(yīng)氣達到離子分子反應(yīng)所需的壓強。反應(yīng)氣體常用甲烷和異丁烷。電離過程分兩步舉行：一是電子束將反應(yīng)氣體電離，并經(jīng)受離子/分子反應(yīng)后，產(chǎn)生反應(yīng)離子。因電離源內(nèi)反應(yīng)氣體濃度是組分的103105倍，所以組分幾乎不被電子束電離。二是這些反應(yīng)離子與被測組分分子相碰撞時，質(zhì)子親和力強者占有質(zhì)子，使組分分子電離成準分子離子

4、(mh)+和其他碎片離子。 ch4e-ch4+ ch4+ch4ch5+ch3 ch5+mmhch4 ci與el相比，有兩個主要優(yōu)點：一是離子一分子反應(yīng)后剩余的內(nèi)能很小，故分子離子峰大，碎片離子峰較少，譜圖容易，易識別。因此，ci常常稱為“軟”電離技術(shù)；二是有挑選性，通過挑選不同的反應(yīng)氣體，使其只與樣品中的被測組分反應(yīng)，從而使該組分被電離和檢測。還可以利用其挑選性來確定官能團性質(zhì)和位置，以及用于空間異構(gòu)體的鑒定。 ci源可以產(chǎn)生正ci源，也可以產(chǎn)生負ci源。前者應(yīng)用較多，而后者的檢測敏捷度要比前者高102103倍。ci源的不足之處是譜圖重臨性較差，故譜圖庫中無ci源的標準譜圖。近來生產(chǎn)的質(zhì)譜儀的

5、公司已經(jīng)將el源和ci源結(jié)合在一起的el/ci組合離子源，如安捷倫的5973型msd只需用鼠標一點，兩者即可切換，島津的qp-2010色/質(zhì)儀同時提供el和ci源。 (iii)電噴霧電離源和大氣壓化學(xué)電離(apci)源 電噴霧技術(shù)作為質(zhì)譜的一種進樣辦法直到1984年得到突破性發(fā)展。電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子質(zhì)量大，穩(wěn)定性差的化合物也不會在電離過程中發(fā)生分解，它適合于分析極性強的大分子，如蛋白質(zhì)、肽、糖等。在電噴霧設(shè)備的基礎(chǔ)上增強一根電暈放電針，并將其對共地點的電壓設(shè)置為±(12002000)v，其功能為放射自由電子并啟動離子化過程。放電針所產(chǎn)生的自由電子首先與大氣中o2

6、, n2,h2o產(chǎn)生如o2+,n2+,no+,h2o+等初級離子，再由這些初級離子與樣品分子舉行質(zhì)子或電子交換而使其離子化并進入氣相。大氣壓化學(xué)離子源勝利銜接能勝利應(yīng)用gc-ms之間的對接，提高分析的敏捷度。其中apci的質(zhì)譜計對氣體的敏捷度見表3.11。 表3.11、中7種氣態(tài)雜質(zhì)apci分析敏捷度 (iv)電感耦合等離子體(icp) 這是進展于20世紀80年月的一種高效的無機電離方式，將其應(yīng)用于質(zhì)譜離子源，能有效地解決元素周期表中90無機元素的分析。這種離子源的優(yōu)點是：由于常壓下引入，提高了敏捷度；溫度極高使試樣徹低蒸發(fā)和離解，電離率高；產(chǎn)生的主要是一價離子；離子能量簇擁小，提高了分析的挑

7、選性；離子源處于低電位，可配用容易的質(zhì)量分析器；與gc和ms聯(lián)用對于高純氣體中雜質(zhì)分析具有很低的檢測限。 除上述幾種離子源外，還有等離子體輔助解吸離子源(plasma-assisted desorption ionization, padi)、解吸電噴霧離子源(desorption electro spray ionization, desi)、實時挺直分析dart(direct analysis in real time)離子源、迅速原子轟擊(fab)離子源和離子轟擊(ib)離子源。這些新型離子源的研發(fā)為高敏捷度的gc/ms增強了新的動力。 不同電離方式的電離媒介，適用的樣品和得到的信息都不相同。離子化過程有單分子反應(yīng)，也有離子一分子反應(yīng)