圆柱型高场非对称波形离子迁移谱的数值模拟和实验研究

基于Simion模拟程序用数值模拟的方法,对于圆柱型高场非对称波形离子迁移谱中离子运动轨迹进行了研究。并研究了不同条件下,圆柱型高场非对称波形离子迁移谱对离子的聚焦特性。在理论研究基础上,设计开发了一套高场非对称波形电源,搭建了圆柱型高场非对称波形离子迁移谱系统。以丙酮、乙醇为实验对象,进行了相关的实验。数值计算和实验结果表明,建立的数值模型能够对圆柱型FAIMS中的离子轨迹运动进行模拟。在适当的电压条件下,圆柱型FAIMS能够达到对不同样品进行分离检测的目的。     

离子门参数对真空紫外光电离-大

离子门是离子迁移谱仪的一个重要部件,主要作用是用来控制离子以脉冲的方式有效地进入迁移管。以丙酮为例,详细研究了离子门的脉冲宽度、电压差及离子门处的横向电场强度分布等对大气压离子迁移谱仪的分辨率和灵敏度的影响,这些参数对研制高分辨率、高灵敏度的实用化大气压离子迁移谱仪有指导意义。     

微型化离子迁移谱仪研究进展

离子迁移谱技术（iMS）是从上世纪70年代发展起来的一项痕量气态物质探测技术。基于该技术的离子迁移谱仪具有结构简单,检测速度快、可以工作在大气环境下等优点,在微型化便携式应用中有巨大的发展潜力。通过参考国内外相关文献,着重从离子源、高场非对称离子迁移谱技术（FAIMS）和离子捕获装置三个方面对微型化离子迁移谱仪的研究现状进行了分析和探讨,并对该领域未来的研究方向和发展趋势提出了一些看法。     

离子迁移谱仪的研究进展

离子迁移谱仪现已广泛应用于毒品和爆炸物的检测，介绍了的它原理和结构，讨论了其离子化机理与分辨率，回顾了离子迁移谱仪的一些新进展。     

基于SIMION／SDS的非对称场离子谱（FAIMS）多物理场仿真研究

针对非对称场离子谱（FAIMS,field＆symmetricw＆veformionmobilityspectrometry）的设计优化,本文基于SIMION／SDS多物理场仿真研究方法,结合离子迁移率计算算法、非对称射频方波电压与直流扫描电压算法实现了非对称场离子谱（FAIMS）的仿真。应用该仿真方法,对FAIMS迁移管的迁移区、迁移区与检测区之间的区域离子的运动进行了仿真,结果与理论分析一致。采用相同的结构及控制参数,将SatendraPrasad的实验结果与仿真结果进行对比,定量地分析仿真结果对扫描电场谱图的预测能力。结果表明,该方法能够有效地模拟离子在FAIMS迁移管中的迁移运动,对FAIMS迁移管的优化设计有着重要的意义。     

基于虚拟仪器的气体检测系统

介绍一个气体检测系统，简要阐述了离子迁移谱仪的工作原理和系统的硬件组成和软件设计。     

基于高场非对称离子迁移谱的糖类异构体分离研究

本工作研发了一款配套滤波算法及重叠峰分离算法、可独立使用的平板型高场非对称离子迁移谱（FAIMS）系统,能够在分离不同离子、有效滤噪的同时,从重叠峰中准确、快速提取分析物峰,由此实现物质的精准定性分析。通过评估该FAIMS装置对糖类异构体的分离效果,发现FAIMS能有效分离出蔗糖离子的2种结构,证明其对离子结构差异更加敏感。采用氮气、氦气的混合气体作为载气,可进一步提高FAIMS的分辨力。当氦气比例达到40%时,蔗糖峰和麦芽糖峰的重合度由纯氮气时的77%降低至50%。本研究表明,该FAIMS系统可为同分异构体的定性分析提供一种新方法。     

基于高场非对称波形离子迁移谱的生化传感器的设计

基于高场非对称波形离子迁移谱原理设计了一种由离子源,迁移区和检测器3部分组成的生化传感器。传感器采用真空紫外灯作离子源,高纯氮(99.999%)为载气,在常压下工作。加工了两种由两平行金属极板组成的迁移区,一种由两平板铜块组成,尺寸为25 mm×10 mm×1 mm;另外一种由微机电（MEMS ）工艺加工,尺寸为20 mm×10 mm×1.5 mm。MEMS工艺加工的迁移区间距为1.5 mm,电场强度＜10 000 V/cm,不能过滤丙酮离子;铜块迁移区间距为1 mm,电场强度＞10 000 V/cm。当方波非对称射频电压峰峰值为1 600 V,频率为195.8 kHz,占空比为30%,补偿电压为-8.63 V时,采用平板铜块迁移区实现了丙酮离子的位移补偿,实验结果验证了传感器的性能。     

使用高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术提高液相色谱-质谱（LC-MS）分析的选择性

对一些审查严格的应用领域,如制药工业等,方法的选择性至关重要.高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术可以有效提高方法的选择性.本文描述了这种与色谱和质谱正交的技术,并显示了在LC-MS流程中它能够显著提高实验室的产出率.     

行波离子迁移质谱技术在蛋白质结构研究中的应用

离子迁移(ion mobility)是一种在分子离子化后,非溶液环境下的分离技术。与依靠离子质量与电荷比进行分离的质谱技术不同,离子迁移是根据离子形状与电荷比实现分离的。因此,离子迁移技术可以实现对质量相同而形状不同的离子分离,其与质谱技术联用可为研究者提供更加丰富的结构信息。最新发展的行波离子迁移技术大大提高了灵敏度和分离速度,适用于研究天然浓度条件下的蛋白质,其在蛋白质单体折叠与去折叠以及蛋白复合体亚基组装的研究中已崭露头角。     

蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰，由于其并未改变蛋白质的分子质量，难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱（IM-MS）技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子，提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段，已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发，介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上，总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展，同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略，尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后，展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向，以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。     

Note: Integration of trapped ion mobility spectrometry with mass spectrometry

The integration of a trapped ion mobility spectrometer (TIMS) with a mass spectrometer (MS) for complementary fast, gas-phase mobility separation prior to mass analysis (TIMS-MS) is described. The ion transmission and mobility separation are discussed as a function of the ion source condition, bath gas velocity, analysis scan speed, RF ion confinement, and downstream ion optical conditions. TIMS mobility resolution depends on the analysis scan speed and the bath gas velocity, with the unique advantage that the IMS separation can be easily tuned from high speed (~25 ms) for rapid analysis to slower scans for higher mobility resolution (R > 80).     

High-energy collision induced dissociation fragmentation pathways of peptides, probed using a multiturn tandem time-of-flight mass spectrometer "MULTUM-TOF/TOF"

A new multiturn tandem time-of-flight (TOF) mass spectrometer "MULTUM-TOF/TOF" has been designed and constructed. It consists of a matrix-assisted laser desorption/ionization ion source, a multiturn TOF mass spectrometer, a collision cell, and a quadratic-field ion mirror. The multiturn TOF mass spectrometer can overcome the problem of precursor ion selection in TOF, due to insufficient time separation between two adjacent TOF peaks, by increasing the number of cycles. As a result, the total TOF increases with the increase in resolving power. The quadratic-field ion mirror allows temporal focusing for fragment ions with different kinetic energies. Product ion spectra from monoisotopically selected precursor ions of angiotensin I, substance P, and bradykinin have been obtained. The fragment ions observed are mainly the result of high-energy collision induced dissociation.     

针-柱结构敞开式离子源和微型气泵集成系统的放电特性

设计了一种小型针-柱电晕放电结构,实现了敞开式离子源和微型气泵的系统集成。通过数码相机拍摄的针-柱放电图像和示波器记录的特里切尔放电波形,验证了该针-柱结构在没有外界气流、间隙仅2 mm的实验条件下实现了稳定的电晕放电。对针-柱结构电晕放电特性进行了研究,讨论了放电电压、镇流电阻、柱直径大小、针-柱间距等参数对针-柱电晕放电的影响,通过伏安特性曲线分析得出在放电电压为-3 800 V、镇流电阻为10 MΩ、柱直径为4 mm、间距为2 mm的实验条件下,产生的离子风气体流速最大（采用testo 405-V1风速仪测得最大气体流速为1.15 m/s）。该针-柱结构可采用微机电系统（MEMS）工艺加工实现,有望应用于质谱仪、离子迁移谱、高场非对称波形离子迁移谱等便携式分析仪器中,实现敞开式离子源和微型气泵的双重功能。     

MASHA separator on the heavy ion beam for determining masses and nuclear physical properties of isotopes of heavy and superheavy elements

The MASHA mass spectrometer designed for identifying superheavy elements by their masses is described. The separation efficiency has been measured in the autonomous mode using four calibrated leakages of noble gases. The total separation efficiency of the mass spectrometer with a hot catcher and an ion source based on the electron cyclotron resonance has been determined using the ⁴⁰Ar beam. Test experiments have been carried out, in which α-active Hg isotopes produced in complete fusion reaction ⁴⁰Ar + ¹⁴⁴Sm → ^{184 ? xn} Hg + xn, have been detected in the focal plane of the mass spectrometer. The separation time and efficiency have been determined for short-lived Hg isotopes.     

Combining high mass resolution and velocity imaging in a time-of-flight ion spectrometer using pulsed fields and an electrostatic lens

We describe a momentum resolving time-of-flight ion mass spectrometer that combines a high mass resolution, a velocity focusing condition for improved momentum resolution, and field-free conditions in the source region for high resolution electron detection. It is used in electron-ion coincidence experiments to record multiple ionic fragments produced in breakup reactions of small to medium sized molecules, such as F(3)SiCH(2)CH(2)Si(CH(3))(3). These breakup reactions are caused by soft x rays or intense laser fields. The ion spectrometer uses pulsed extraction fields, an electrostatic lens, and a delay line detector to resolve the position. Additionally, we describe a simple analytical method for calculating the momentum from the measured hit position and the time of flight of the ions.     

Interfacing an aspiration ion mobility spectrometer to a triple quadrupole mass spectrometer

This article presents the combination of an aspiration-type ion mobility spectrometer with a mass spectrometer. The interface between the aspiration ion mobility spectrometer and the mass spectrometer was designed to allow for quick mounting of the aspiration ion mobility spectrometer onto a Sciex API-300 triple quadrupole mass spectrometer. The developed instrumentation is used for gathering fundamental information on aspiration ion mobility spectrometry. Performance of the instrument is demonstrated using 2,6-di-tert-butyl pyridine and dimethyl methylphosphonate.     

The ion funnel: Theory,implementations, and applications

The electrodynamic ion funnel has enabled the manipulation and focusing of ions in a pressure regime (0.1–30 Torr) that has challenged traditional approaches, and provided the basis for much greater mass spectrometer ion transmission efficiencies. The initial ion funnel implementations aimed to efficiently capture ions in the expanding gas jet of an electrospray ionization interface and radially focus them for efficient transfer through a conductance limiting orifice. We review the improvements in fundamental understanding of ion motion in ion funnels, the evolution in its implementations that have brought the ion funnel to its current state of refinement, as well as applications of the ion funnel for purposes such as ion trapping, ion cooling, low pressure electrospray, and ion mobility spectrometry. © 2009 Wiley Periodicals, Inc., Mass Spec Rev 29:294–312, 2010     

基于磁质谱原理的新型同位素质量分离器的数值研究

基于磁质谱原理设计了新型同位素质量分离器。不同质量的离子在轴对称电场和磁场中聚焦于不同位置并进入各自收集器,从而实现质量分离。由哈密顿原理推导出离子在分离器中运动轨迹的解析方程,结合电子恒温磁流体力学方程构建等离子体束流轨迹的混合数学模型。基于该混合数学模型,应用matlab模拟等离子体束流的聚焦和质量分离。从仿真结果可以看出,当忽略鞘层屏蔽效应时,束流在电场力作用下绕着对称轴做螺旋运动;当考虑鞘层屏蔽效应时,电子在弱磁场中受束缚作用较小,在鞘层中迅速积累,外电场很大程度上被鞘层屏蔽,束流运动半径迅速增加,尚未聚焦就到达外电极。随着轴向磁场的增强,鞘层屏蔽效应减弱。通过选取适当的磁场强度,可使不同质量的离子按荷质比的顺序分离,聚焦点的距离取决于离子质量。本研究对等离子体束流电磁控制进行了探索,该结果可为高纯度物质质量分离器的研制奠定理论基础。