激光共振电离质谱及其在核技术中的应用

激光共振电离质谱是激光共振电离技术和质谱技术相结合的一种新型质谱分析技术,具有高元素选择性和高灵敏度的特点,能有效克服商业质谱仪存在的同量异位素干扰难题。为满足复杂基体干扰下超痕量核素分析测量的需求,实验室研制了一台基于磁 电双聚焦质量分析器的激光共振电离质谱仪。该装置的质量分析器采用正向Nier-Johnson型双聚焦结构,由柱形静电分析器和扇形磁质量分析器组成。本文介绍了仪器质量分析器的结构和理论参数,并对其进行理论仿真与实验测试。结果表明,该仪器实现了方向和能量双方向聚焦,具有较小的高阶像差,仪器的水平方向放大率为0.78,质量色散达到500 mm,当源狭缝宽度0.25 mm、探测器入口狭缝宽度0.65 mm时,质量分辨率（10%峰谷）达到580左右,接近质量分辨率的理论极限605。最后,介绍了本实验室利用该仪器开展的分析测量工作,展示了该装置在强同量异位素干扰下超痕量核素测量方面的部分应用情况。     

三光子逐步激光共振电离质谱测定镥同位素比值

本文通过速率方程数值模拟计算和实验相结合的方法 ,研究各种激光参数对镥同位素激光诱导同位素歧视效应的影响。激光诱导同位素歧视效应主要来源于激光第二步跃迁几率的差异 ,本研究提出了减少和消除这一效应的方法。利用这一方法 ,对天然镥样品同位素比值进行测定 ,结果表明该方法可以减少LRIMS同位素分析中激光诱导同位素歧视的影响     

激光共振电离质谱实验中的光束定位及合束装置

本文介绍了一种在激光共振电离质谱 ( LRIMS)实验中 ,用于定位和合成脉冲激光束的实用装置。在此装置中 ,采用同步式电荷耦合器件 ( CCD)相机对强激光散射光斑和弱背景进行不等时曝光来获取离子源内部图像。此方法解决了由于激光散射光斑和背景光强相差太远 ,从而使得采用视频 CCD相机无法同时获取两者图像的问题。同时 ,采用了一种新的四象限探测器对光束进行精确合束     

激光共振电离质谱法选择性电离铀钚混合物中的痕量钚

利用实验室开发的激光共振电离质谱仪,初步建立了激光共振电离质谱测定钚同位素比值的方法。通过扫描测量钚原子的自电离态能级,获得了一种具有较大电离截面的三色三光子共振电离方案。对铀钚混合物模拟样品,钚元素相对于铀元素的选择性在5×10⁶以上,²⁴⁰Pu/²³⁹Pu比值测量结果的相对标准偏差为1.1%。结果表明,激光共振电离质谱技术能有效避免同量异位素干扰以及其他元素带来的强峰拖尾干扰。     

溅射原子化激光共振电离－飞行时间质谱仪系统的电荷耦合器件大屏幕图像显示系统的研制

研制成功了在溅射原子化共振电离－飞行时间质谱仪上分辨率为１μｍ、观察范围为１６０μｍ×１６０μｍ的电荷耦合器件（ＣＣＤ）大屏幕图像显示系统，利用该系统分析研究了黄铁矿样品中微细粒金的大小及分布情况，并进行了深度分析。     

具有阈值电离能力的四极质谱离化器的研制

我们已成功研制出国内第一台具有阈值电离能力的电子轰击电离四级质谱离化器。该离化器电子能量在8．5eV～95eV范围连续可调,电子能量发散半宽度上限为0．5eV。利用该阈值电离技术,我们实现了对N2／CO混合体系中二物种的选择电离及质谱检测。另外,对一些重要气体分子在阈值附近的相对电离截面进行了测定。     

高功率激光电离飞行时间质谱技术

对于传统的高功率激光质谱存在的关键问题,如离子动能分散、多价离子和多原子离子干扰、基体效应和分馏效应等,高功率激光电离飞行时间质谱(LI-TOF MS)通过仪器结构设计及实验条件的优化等可以很好地解决。目前,LI-TOF MS的应用包括地质和金属样品中元素的定性和无标样半定量分析、非金属元素的测定、元素表面成像分析和薄层的深度剖析、液体残渣分析、复杂生物材料中元素组成的确定,甚至对于有机金属化合物也可以同时获得分子、碎片和元素信息。本工作综述了LI-TOF MS技术的发展历程,分析了其在不同领域中的优势,并对其应用领域拓展的新方向和仪器的改进目标进行了展望。     

热电离质谱计信号放大器非线性校正技术

从理论上研究了热电离质谱计法拉第杯接收器放大器的非线性效应,建立了校正的数学模型。应用该模型,可以用一种同位素标准物质直接检验法拉第接收器放大器的非线性,而不用常规的系列同位素标准物质来检验放大器非线性。应用UTB-500铀同位素标准物质、峰跳扫描质谱测量技术,检验了一台热电离质谱计法拉第接收器放大器的非线性,并对存在的非线性进行了校正。同时,验证了在同位素丰度比值一定的情况下,非线性校正因子是恒定的,它不随离子流信号强度的变化而变化。     

傅里叶变换-离子回旋共振质谱

本文介绍了傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)的基本原理、发展历史、仪器特点。与其它类型质谱相比较,FT-ICRMS具有超高质谱分辨率、高质量测量准确度、回旋池内现场反应等显著优点,有望在多种学科的研究中得到更广泛的应用。     

Matrix-free methods for laser desorption/ionization mass spectrometry

Matrix assisted laser desorption/ionization (MALDI) is a soft ionization mass spectrometric method that has become a preeminent technique in the analysis of a wide variety of compounds including polymers and proteins. The main drawback of MALDI is that it is difficult to analyze low molecular weight compounds (<1,000 m/z) because the matrix that allows MALDI to work interferes in this mass range. In recent years there has been considerable interest in developing laser desorption/ionization (LDI) techniques for the analysis of small molecules. This review examines the approaches to matrix-free LDI mass spectrometry including desorption/ionization on silicon (DIOS), sol-gels, and carbon-based microstructures. For the purposes of this review matrix-free methods are defined as those that do not require matrix to be mixed with the analyte and therefore does not require co-crystallization. The review will also examine mechanisms of ionization and applications of matrix-free LDI-MS.     

High irradiance laser ionization orthogonal time-of-flight mass spectrometry: a versatile tool for solid analysis

This article reviews the development of and applications for high irradiance laser ionization orthogonal time-of-flight mass spectrometry (LI-O-TOFMS). LI-O-TOFMS has solved the bottleneck problems in traditional high irradiance laser ionization mass spectrometry, which allows the instrument to acquire explicit spectra with high resolution. A buffer-gas-assisted ion source effectively reduces the kinetic energy of the ions and suppresses the multiply charged ion interference. The pulse train data acquisition technique was applied to reduce the spectrum interference from multiply charged ions and polyatomic ions according to the temporal profiles of different ion packets in the repelling region. Relatively high laser irradiance (≥10(10) W/cm(2)) is preferable for achieving uniform relative sensitivities for different elements in the samples of different matrices. LI-O-TOFMS has been used in the standardless, semiquantitative analysis of solids, which is proved to be a fast and convenient technique for solid sample analysis. By increasing the laser irradiance and reducing the buffer gas pressure, the determination of nonmetallic elements in solids can also be achieved without losing spectral explicity. Recent applications, such as elemental analysis of a single egg cell and acquiring elemental, fragmental, and molecular information of chemicals, were given to demonstrate the potential of the new technique. All of these results reveal that LI-O-TOFMS is an advanced tool in the elemental analysis of solids in terms of modern mass spectrometry.     

基于激光技术的振动定位器质量调态的研究

精密加工制作的振动定位器,是现代武器系统中定位、定向的关键器件,其质量调态是球型振动件加工的重要步骤。对基于激光技术的振动定位器质量调态进行了研究,系统地介绍了激光束调态的原理,振动件加工缺陷层的分布、形式和理论构成,去除缺陷的计算以及激光束工作时间的确定等问题。对应用激光束进行质量调态前后的缺陷情况的对比分析得出,机械加工后的球型振动件的振动分裂频差在0.5 Hz以上,而应用激光束进行质量调态的分裂频差为0.004 Hz,表明该方法是有效的。     

一种人眼安全激光器光机系统设计

设计一种紧凑型人眼安全激光器的结构装置,并用Zemax软件设计用于激光器发射和接收的光学系统。该装置结构简单,加工组装方便,成本低廉,能够实现批量生产,光学系统很好地控制了激光发散角,满足测距仪的性能要求。     

数字X线影像仪中激光扫描光学系统的设计

数字X线影像仪是计算机和激光技术快速发展的产物,而其中的激光扫描光学系统是其核心技术之一。针对数字X光影像仪的使用特点,对激光扫描系统中的Fθ镜头、光束扩展器、扫描器这几个关键部件进行了较详细的论述分析,提出并解决了其中一些关键问题,如光阑位置浮动对像质的影响、影响系统扫描光点大小的因素、扫描器的确定等。最后用ZEMAX光学设计软件对系统的光学性能进行了设计模拟,得到扫描光斑直径小于0.1mm、焦距和视场满足线性关系的设计结果。像质评价分析结果表明,所设计的镜头像质优良,轴上与轴外质量相当,像质达到衍射极限。     

激光扫描共聚焦光谱系统设计

为提高激光扫描共聚焦显微镜光谱模块的分光性能,设计了双Amici棱镜光谱结构.根据棱镜色散特性,计算得到Amici棱镜和双Amici棱镜的线性与非线性数学模型,给出直视型棱镜结构参数.比较相同色散条件下Amici和双Amici棱镜结构,得到双Amici棱镜组能提供更好的色散线性度.在光谱波段400～700 nm,中心波...     

Protein sequence information by matrix-assisted laser desorption/ionization in-source decay mass spectrometry

Proteins from biological samples are often identified by mass spectrometry (MS) with the two following "bottom-up" approaches: peptide mass fingerprinting or peptide sequence tag. Nevertheless, these strategies are time-consuming (digestion, liquid chromatography step, desalting step), the N- (or C-) terminal information often lacks and post-translational modifications (PTMs) are hardly observed. The in-source decay (ISD) occurring in a matrix assisted laser desorption/ionization (MALDI) source appears an interesting analytical tool to obtain N-terminal sequence, to identify proteins and to characterize PTMs by a "top-down" strategy. The goal of this review deals with the usefulness of the ISD technique in MALDI source in proteomics fields. In the first part, the ISD principle is explained and in the second part, the use of ISD in proteomic studies is discussed for protein identification and sequence characterization.     

多波长激光扩束器的光学设计

在激光雷达以及光谱仪定标时常常需要较宽以及高准直性的激光光束。设计了一出射光束为16mm,扩束比为20倍的激光扩束器光学系统。通过移动激光扩束器的物镜与目镜间隔,可以实现光谱范围在543.5~850nm的激光扩束;比较了使用该激光扩束器发射的准直激光束与理想的单色平行光充满成像光谱仪的入瞳孔径后成像光谱仪传递函数的变化,说明该光学系统可行。