常压亚稳态解吸附离子源(AMDI)的研制与应用

摘要

离子源是质谱（Mass Spectrometry，MS）、离子迁移谱(Ion MobilitySpectrometry, IMS)等离子检测分析技术的重要组成部分，并决定了这些技术的分析对象范围。离子源的发展经历了真空状态离子源、大气压离子源、常压解吸附离子源三个典型阶段。其中常压解吸附离子源具有如下几个典型的特征:样品原位分析、解吸附、软电离方式、接口通用、构造简单便携等，因而在公共安全、食品安全、环境污染、生物医学等领域的目标物质快速分析中具有重大应用前景。
　　本文提出并研制一种新型常压亚稳态解吸附离子源(AmbientMetastable-based Desorption Ionization，AMDI)，并将该离子源用于高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)。具体而言，包括以下三部分研究内容。
　　1.开发了一种新型常压FAIMS用离子源——常压亚稳态解吸附离子源(AMDI)。AMDI可提供纯净、稳定、高能(19.8eV)的氦气亚稳态原子He(23S)，以直接或间接的方式实现目标化合物的离子化。本文阐明了解吸附与离化的原理，同时探究了包括电压、功率、频率、流速、解吸附温度在内在物理性质上影响AMDI离子化效率的关键参数，得到了丰富且具有指导意义的结论，并解决了与FAIMS的接口问题。
　　2.AMDI-FAIMS对饮用水中有毒有害物质的检测分析。采用AMDI-FAIMS对饮用水中痕量氨进行了检测分析，实验测得比国家标准还要低一个数量级的氨氮含量水样。同时，实验在区别同分异构体方面给出了二甲苯的例子，说明同分异构体在FAIMS中的谱图是有区别的，即能够通过FAIMS来对同分异构体进行分离识别。实验结果表明AMDI-FAIMS联用的方式可以针对挥发性有机物提供高灵敏、快速的离化识别结果。
　　3.AMDI-FAIMS对固态物质的高灵敏检测。采用AMDI-FAIMS联用，并搭建了一种常压下可调节温度的密闭氦气气氛的进样离化装置，对常温常压下难挥发物质L-谷氨酸、L-赖氨酸、β丙氨酸以及1，3-间苯二酚等多种物质进行了检测识别，结果证明AMDI的固体解吸附离化功能。另外，还对无机硒元素进行了初步检测，相关结论表明了离子迁移谱在无机元素检测领域的潜力。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．2 传统离子源

1．2．1 传统离子源的发展与演变

1．2．2 传统离子源的分类

1．2．3 常用传统离子源的原理与应用

1．2．4 解吸附离子化

1．2．5 大气压电离(API)技术

1．3 常压式离子源的机理与分类

1．3．1 常压式离子源的兴起与定义

1．3．2 类ESI常压式离子源

1．3．3 类APCI常压式离子源

1．3．4 其他类型离子源

1．4 高场不对称波形离子迁移谱

1．5 本文具体研究内容

2 常压亚稳态解吸附离子源的工作原理、构造与测试

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 AMDI的构造与工作原理

2．2．2 离化原理

2．2．3 条件控制

2．2．4 试剂与样品

2．3 结果与讨论

2．3．1 AMDI工作参数的考察与优化

2．3．2 解吸附机理

2．4 小结

3 挥发性有机物(VOC)样品的检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 结果与讨论

3．3 小结

4 难挥发性固体样品的检测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与样品

4．2．2 结果与讨论

4．3 小结

5 结语

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况