质谱离子源分类和原理

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所属分类:蛋白质谱技术

早期的质谱研究中,涉及的样品一般为无机物,检测目的包括测定原子量、在线质谱系统在线质谱系统同位素丰度、确定元素组成等。针对这些要求,需要采用的离子源主要包括电感耦合等离子体(ICP)、微波等离子体炬(MPT)和其他微波诱导等离子体(MIP)、电弧、火花、辉光放电等。

质谱的检测对象主要是有机物和生命活性物质,需要用到一些比较特殊(相对于AES 激发源)的电离源。离子源的主要功能是为样品离子化提供能量,将样品分子或者中性原子进行电离,形成具有不同质荷比的离子束[1]。这些离子束经过透镜聚焦后,再转移到质量分析器中进行质荷比的筛选。

离子源的种类有许多,常用的为以下几种:

电子轰击源(Electron ionization,EI)

化学电离源(Chemical ionization,CI)

快原子轰击源(Fast Atomic bombardment,FAR)

电喷雾源(Electron spray ionization,ESI)

大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical ionization,APCI)

大气压光学电离源(Atmospheric pressure photo ionization,APPI)

基质辅助激光解析电离源(Matrix assisted laser desorption ionization,MALDI)

电感耦合等离子体离子源(Inductively coupled plasma ionization,ICP)

最近又出现 TDESI,DART 等新型的离子化技术[1]。

一、EI源

超过 90%的气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)用户都会配备电子轰击离子源(EI源),EI 源可以匹配 NIST 谱库进行未知化合物检索,是GC-MS的通用型离子源。EI 源主要用于 GC-MS,因此通常用于挥发性样品的电离。气相色谱分离的样品都是气态的,这些气态分子进入 EI 源,被灯丝发射出的高能电子流碰撞电离,产生分子离子碎片。EI 源结构示意如图 1所示。

质谱离子源分类和原理

图 1 电子轰击源的示意图[1]

二、ESI源

电喷雾离子源(ESI)是目前液相色谱-质谱(LCMS)联用最常用的接口, 属软电离方式, 可用于研究热不稳定和极性较大的化合物. 由于可产生带多电荷的分子离子, 电喷雾离子源也可用于研究蛋白质等生物大分子[2]。

电喷雾离子源(ESI)利用电场产生带电液滴, 经过去溶剂化过程最终产生被测物离子, 进入质谱分析. 此过程包括带电液滴的形成、液滴收缩及产生气相离子 3 个阶段.

图2 电喷雾离子化过程示意图[2]

参考文献

[1] 质谱仪的发展研究报告, 姜啸龙, 北京工业大学.

[2] 高方园等,电喷雾离子源原理与研究进展,中国科学:化学. 2014,44(07).

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