用于低质荷比离子传输的射频四极杆导向装置的研制

离子传输系统是质谱仪的重要组成部分,主要作用是将离子高效率地传输到质量分析器。本工作研制了一种用于质子转移反应飞行时间质谱（PTR-TOF MS）系统的射频四极杆离子导向装置,四极杆长80 mm,杆半径2.6 mm,内切圆半径2.25 mm,该装置可针对性地实现低质荷比挥发性有机化合物（VOCs）离子的聚焦传输。利用SIMION 8.1离子光学模拟平台对装置的运行环境进行仿真,然后在自行搭建的测试平台上对装置的工作条件,如气压、频率和电压幅值进行测试。结果表明,仿真和测试结果具有较好的一致性,装置的工作气压范围较宽,在0.2~0.3 Pa时的传输效率最高;当频率为3~4 MHz,电压幅值（V_p-p）为500 V左右时,对丙酮、甲苯等低质荷比VOCs（相似文献   

小型质谱双线形离子阱间离子传输

多级质谱串联在各个领域都有广泛应用。双线形离子阱的小型质谱可以实现类似传统三重四极杆质谱仪的串联质谱分析功能,而在此过程中,双阱间的离子传输为重要的仪器功能。在已发表的双线形离子阱工作中,对阱间离子传输,尤其是质量选择性传输鲜有系统的研究。本工作研究了离子阱q值、阱内气压、辅助性交流电（AC）的强度、辅助性AC的作用时长等因素对传输的目标离子强度的影响,优化了离子传输条件,如q1=q2=0.3,阱内气压为0.37 Pa,AC强度为350 mV,离子传输时长大于10 ms等。该结果对小型质谱双线形离子阱的自主研发和提升阱间离子传输效率具有指导作用。     

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。     

离子阱质谱仪小型化的最新研究进展

为适应科技发展的需要，质谱议的小型化已成为目前分析仪器发展的一个重要趋势，其中离子阱质谱仪的小型化取得了举世瞩目的成果。离子阱的小型化是通过应用小型真空泵、小型真空系统及较低的射频电压和简化阱结构（从双曲线离子阱到圆柱型离子阱再到矩形离子阱）来实现的。和其他形式的Paul离子阱一样，在外部离子注入模式下，圆柱形离子阱具有较低的捕获效率和较低的储存容量（对于商业尺寸的离子阱只能存储大约500个离子），尤其是在低射频电压工作条件下，阱尺寸减小时更是如此。为克服这些缺点，出现了一种新的离子阱质量分析器一矩形离子阱质量分析器。本文介绍了离子阱质量分析器的小型化原理，对其最新研究进展进行了评述。     

非对称三角形电极离子阱的单向出射性能模拟研究

三角形电极离子阱（triangular-electrode linear ion trap, TeLIT）是一种新型结构的线性离子阱,具有简单的电极结构和良好的分析性能。为进一步提高TeLIT的离子探测效率,本实验将离子出射方向的2个电极设置为不同角度,建立非对称结构的TeLIT,通过引入非对称场实现离子单向出射。通过分析电极角度差与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,获得离子出射情况和模拟质谱峰。理论模拟结果显示：当离子出射方向三角电极的角度差Δα=15°时,在优化的AC频率条件下,三角形电极离子阱的m/z 610离子单向出射率可达95%以上,且质量分辨率达到2647。经优化几何参数后的非对称三角形电极离子阱可在几乎不损失分辨率的情况下实现离子单向出射,大幅提高了单检测器模式下TeLIT的离子探测效率和仪器的灵敏度,使其在小型化质谱仪的开发中具有显著优势。     

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。     

射频离子阱中离子囚禁的模拟和实验

根据自己研制的激光离子源射频离子阱质谱仪的构造和工作条件,采用ＳＩＭＩＯＮ（６．０）程序,模拟了离子阱各种参数和工作条件对离子囚禁的影响,模拟结果显示,在阱内充入足量（０．１３３Ｐａ）的缓冲气体（氦气）对离子的囚禁会起到重要的作用,阱内的氦气通过和离子碰撞,能有效地降低离子的动能,缩小离子在阱内的运动范围。因此,在氦气的作用下,注入阱内的离子只要达到一定的动能有效地就能被有效囚禁,初步的实验证实了     

双势阱平面离子阱的设计与模拟研究

双势阱平面离子阱作为离子收集与聚焦装置,2个势阱可分别实现进入离子的收集和约束离子的可控冷却及抛出,相比于单势阱平面离子阱,其对离子的收集与聚焦更加充分。本工作利用SIMION 8.1离子光学模拟软件,研究离子阱工作的4个阶段,即离子收集、离子转移、离子冷却和离子抛出。模拟得到离子阱的工作周期可从1 ms延长至超过10 ms,总离子传输效率为83%,离子通量上限达1.6×10⁶个。此外,充分冷却的离子从离子阱中抛出,具有1.0、1.0 mm的径向直径,24 mrad、16 mrad的角度标准偏差,15 eV的能量标准偏差。双势阱平面离子阱的工作周期、离子通量、抛出离子均满足多次反射飞行时间质量分析器的工作需要,并可与其耦合,为其提供通量高、状态集中的引入离子。     

新型的质量分析器

近年来二种新型的质量分析器,即二维线性离子阱（LIT）和轨道阱（orbitrap）,陆续问世。本文就它们的基本原理、结构、离子运动方程、质量分析模式等作了简要的叙述。与三维线性离子阱相比,二维阱在空间电荷效应、射入阱内离子的捕获效率、分辨率等方面的优势进行了详细的讨论。就轨道阱而言,则着重于介绍下述方面：（1）由轨道阱和二维阱结合而成的质谱仪的重要特点,即宽质量范围内的高分辨率及相应的高精确质量测定精度（;2）在高分辨质谱条件下,与UHPLC的联用和MS/MS分析（;3）赛默-飞世尔公司的轨道阱质谱仪的产品性能指标;（4）凸显与高分辨相关联的轨道阱质谱技术的应用。     

PCB分压离子阱性能优化的理论模拟研究

印刷线路板（Printed-Circuit-Board,以下简称PCB）分压离子阱是一种主要由印刷线路板围成的新型简单电极结构的质量分析器。PCB分压离子阱的尺寸小巧、加工装配容易且成本较低,适于用作小型化离子阱质谱仪的质量分析器。为进一步提高PCB分压离子阱的分析性能,本研究对原有的PCB分压离子阱的电压施加方式与几何结构进行改进。利用计算机模拟软件SIMION和AXSIM,分析了分压离子阱的内部电场、离子运动轨迹及模拟质谱峰图。模拟中分别采用m/z 4 000、4 001和4 002离子,结果显示在射频信号（RF）分压比不变的情况下,不同的共振激光信号（AC）分压比对质量分辨率有显著的影响。随着该分压比的减小,质量分辨率得到相应的提高。当仅在中央电极施加AC信号时,可将质量分辨率提高约25%。另一方面,撤除角接地电极的新型PCB分压离子阱结构的性能较原有PCB分压离子阱的性能更优,对于m/z 4 001离子,其质量分辨率可以达到10 325。该结果可为进一步的实验提供理论基础。     

Linear quadrupoles in mass spectrometry

The use of linear quadrupoles in mass spectrometry as mass filters and ion guides is reviewed. Following a tutorial review of the principles of mass filter operation, methods of mass analysis are reviewed. Discussed are extensions of quadrupole mass filters to higher masses, scanning with frequency sweeps of the quadrupole waveform, operation in higher stability regions, and operation with rectangular or other periodic waveforms. Two relatively new methods of mass analysis the use of “islands of stability” and “mass selective axial ejection” are then reviewed. The optimal electrode geometry for a quadrupole mass filter constructed with round rods is discussed. The use of collisional cooling in quadrupole ion guides is discussed along with ion guides that have axial fields. Finally, mass analysis with quadrupoles that have large distortions to the geometry and fields is discussed. An Appendix gives a brief tutorial review of definitions of electrical potentials and fields, as well as the units used in this article. © 2009 Wiley Periodicals, Inc., Mass Spec Rev 28:937–960, 2009     

基于离子淌度质谱技术的离子光谱研究进展

离子光谱结合了质谱的高灵敏度和光谱的分子结构特异性的优势,可对蛋白质、多肽、糖类、寡核苷酸等复杂体系进行结构表征和鉴定。但当存在同分异构体时,离子光谱难以从叠加的谱图中得到单个异构体的光谱信息。离子淌度质谱技术可通过区分待测离子质荷比和分子空间尺寸差异来实现异构体的分离。离子淌度可以对异构体分离后分别引入到后续的光谱和质谱分析中,减少了由异构体引起的光谱叠加问题,光谱可以进一步验证离子淌度的分离效果,因此质谱、光谱、离子淌度谱的有机结合在得到异构体精确光谱的同时,也为离子淌度质谱分析带来了新的维度和深度。本文概述了近20年来基于各类离子淌度质谱技术的光谱仪器发展和应用情况,总结目前存在的问题,并展望多维度结构质谱的新需求。     

基于离子阱质谱的离子碰撞截面积测量方法研究进展

近年来,随着分子结构分析需求的不断增加,开发离子阱质量分析器测量离子碰撞截面积的方法成为研究热点。该方法能降低仪器复杂度,并且能同时获得高分辨的质量和分子立体结构信息,逐渐成为与离子淌度谱(IMS)互补的测量碰撞截面积的有效手段。目前,已经实现了傅里叶变换离子回旋共振阱(FT-ICR)、轨道离子阱(Orbitrap)、四极离子阱(QIT)、静电线性离子阱(ELIT)测量离子碰撞截面积(CCS)。但该项技术仍存在诸多挑战,如分辨率不高、受气压因素影响、无法区分同分异构体等。本文阐述了离子与缓冲气体分子碰撞理论、不同离子阱质谱仪测量碰撞截面积的方法,并总结测量方法的优缺点,展望未来的研究方向。     

磁-电-四极杆级联质谱中的离子光学设计

离子光学设计是质谱仪器的核心技术,为了提高常规质谱的丰度灵敏度指标,设计了磁-电-四极杆级联质谱,并构建了一台原理实验样机。样机中的离子光学设计是仪器设计的关键内容,尤其是与最后一级质谱相关的离子透镜的设计,与常规双聚焦质谱和四极杆质谱中的透镜均有较大差异。本工作介绍了样机中的总体离子光学设计、四极杆前后相关透镜的设计、离子轨迹的 SIMION仿真计算,最后通过实验调试实现了整体设计,并测试了整套设计的总体指标。结果表明,样机比原仪器的丰度灵敏度指标提高约330倍,样机最后一级的传输率约为9%,与仿真计算结果相符。     

热电子轰击气体离子源若干结构与工艺问题

本文仅对热电子轰击气体离子源设计中有关结构和工艺方面存在的若干问题进行了论述，并通过离子轨迹模拟实验和离子源结构调节实验定性定量地阐明了离子源电极的数量、形状、几何尺寸及电参数对离子源性能的影响。同时，给出了部分图形和数据，供离子源设计者参考。     

新型电子电离源线型离子阱-飞行时间杂化串联质谱研究进展

本研究介绍了一种新型电子电离源线型离子阱-飞行时间杂化串联质谱仪,该仪器结合了线型离子阱质谱和飞行时间质谱的优点,具有较强的定性分析能力。选用全氟三丁胺(PFTBA)、四氯化碳和丙酮为测试样品对开发的仪器样机进行性能测试,包括对PFTBA碎片离子的离子分离（ISO）和碰撞诱导解离（CID）实验,以及样品同位素离子间的分离实验。测试结果表明,该仪器基本实现了离子碎裂、离子储存和串联质谱分析等功能,能够进行高精度母离子选择。本研究所开发的EI LIT-TOF质谱,在易挥发类有机化合物的结构和化学性质等研究中具有特殊的应用前景。     

空间探测小型质谱仪关键技术研究

小型质谱仪的理论和应用研究对于空间探测具有非常重要的意义,针对商用质谱仪存在的缺点,采用静电双平方离子势阱和离子聚焦技术设计了空间有机分子小型质谱探测器。探测器由质谱传感器、分压控制电路及微电流检测放大电路构成。圆柱形传感器腔体内置多个不同电位的环形电极,在腔体轴向上形成双平方离子势阱,离子在势阱中可形成稳定振荡,振动频率与离子质量成一定的反比关系。通过测量法拉第杯产生的电信号,经FFT提取振动频率,从而探测有机分子质量。在理论上,其主要技术指标为：质量扫描范围 m/z 1~2 000,分辨率>400,灵敏度>100 cps/ppb,总质量<4.5 kg,功耗<5 W,码速率>1.5 kbps。初步调试结果验证了该技术具有一定的可行性,后期可通过对离子源及其与质谱传感器配合的研究来完成整机的具体性能指标测试。     

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。     

Design and performance evaluation of a novel square ion trap with mass analysis in the radial a axial directions

A novel three-dimensional square ion trap is reported as a mass analyzer or an ion transfer device. The square ion trap was constructed with six square planar electrodes while the electric field was optimized by changing their relative positions to arrange the strength of higher-order fields. Ion trajectory simulations demonstrate the square ion trap efficiently operates with radial and axial excitation. Additionally, ions ejected from the radial direction contained lower kinetic energies and their energy distribution were more centralized. These properties may improve the ion transfer efficiency.