質(zhì)譜離子源的選擇，講究很多哦

隨著科研工作的不斷深入，科研工作者對于檢測手段的要求也越來越高，在科研工作中質(zhì)譜的應(yīng)用已經(jīng)越來越普及。我們在處理樣品時會用到質(zhì)譜儀中的一個重要組成部分—離子源，該怎么選擇離子源呢？

我們一起來看看離子源的分類、工作原理和優(yōu)缺點。希望能對你選擇離子源有所幫助哦~

氣相質(zhì)譜（GC/MS）

離子源

 對于氣相質(zhì)譜（GS/MS）來說，主要有電子轟擊電離源（EI）、化學(xué)電離源（CI）、場致電離源（FI）及場解吸電離源（FD）。我們一起來了解一下：

1.電子轟擊離子源（EI）

EI源主要由電離室（離子盒）、燈絲、離子聚焦透鏡和一對磁極組成。燈絲發(fā)射電子，經(jīng)聚焦并在磁場作用下穿過離子余弦定理到達收集極。此時進入離子化室的樣品分子在一定能量電子的作用下發(fā)生電離，離子被聚焦、加速聚焦成離子束進入質(zhì)量分析器。

EI的優(yōu)點：

非選擇性電離，只要樣品能氣化都能夠離子化；離子化效率高，靈敏度高；EI譜白日做提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，是化合物的“指紋譜”；有龐大的標(biāo)準(zhǔn)譜庫供檢索，譜圖是在70eV條件下獲得的，譜圖重復(fù)性好，被稱作經(jīng)典的EI譜（是指譜圖中同位素峰的比例能反映構(gòu)成該離子的天然同位素豐度分布規(guī)律。

EI的缺點：

樣品必須能氣化，不適于難揮發(fā)，熱不穩(wěn)定的樣品；有的化合物在EI方式下分子離子不穩(wěn)定易碎裂，得不到分子量信息，譜圖復(fù)雜解釋有一定困難；EI方式只能檢測正離子，不檢測負(fù)離子。

2.化學(xué)電離源（CI）

CI和EI一樣，燈絲發(fā)射的電子使中性分子電離，不同的是樣品和反應(yīng)試劑一起進入離子化室，反應(yīng)所濃度高于樣品濃度，首先電離的是反應(yīng)試劑中性分子，由于壓力較高，發(fā)生離子-分子反應(yīng)，產(chǎn)生各種活性反應(yīng)離子，這些離子與樣品分子再發(fā)生離子-分子反應(yīng)，實現(xiàn)樣品分子電離。常用的反應(yīng)氣試劑有甲烷、異丁烷、氨氣等.

CI的優(yōu)點：

CI不僅是獲得分子量信息的重要手段，還可通過控制反應(yīng)，根據(jù)離子親和力和電負(fù)性選擇不同的反應(yīng)試劑，用于不同化合物的選擇性檢測。

CI的缺點：

和EI一樣要樣品必須能氣化，不適于難揮發(fā)，熱不穩(wěn)定的樣品；而且CI譜圖重現(xiàn)性不如EI，沒有標(biāo)準(zhǔn)譜庫。另外反應(yīng)試劑易形成較高本低，影響檢測限。反應(yīng)試劑的壓力需要摸索。

3.場致電離源/場解電離源（FI/FD）

由一個電極和一組聚焦透鏡組成，電壓高達幾千伏的電極形成一強電場，氣態(tài)的樣品被導(dǎo)入離子區(qū)，在強電場作用下使氣態(tài)分子的電子被拉出電離，形成的離子不會有過剩的能量，因此電子幾乎不再進一步裂解FD源，將樣品涂在長晶須的電極上，通過電流加熱使樣品吸解并在強電場作用下發(fā)生電離。

FI/FD的優(yōu)點：

只有分子離子幾乎沒有碎片離子，而且沒有反應(yīng)試劑形成的本底，譜圖比EI圖更為簡潔。適合于聚合物和同系物的分子量測定，尤其是烴類混合物中各類烴分子量測定。結(jié)合高分辨質(zhì)譜能給出元素組成，從而獲得分子式，對化合物鑒定非常有利。

FI/FD的缺點：

和EI、CI一樣要樣品必須能氣化，不適于難揮發(fā)，熱不穩(wěn)定的樣品。FD雖然可解決樣品不易氣化和熱不穩(wěn)定問題，但FD源的發(fā)射絲需要活化成本較高，重現(xiàn)性較差；靈敏度差，別外高電壓易發(fā)生放電效應(yīng)，操作難。同時四極桿和離子阱質(zhì)譜是不能配置FI源。

液相質(zhì)譜（LC/MS）

離子源

液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，簡稱液質(zhì)聯(lián)用儀(LC/MS或LC/MS/MS)，常用離子源從大的分類來說，主要有大氣壓離子源（以下簡稱API）、基質(zhì)輔助激光解析電離源（以下簡稱MALDI）和快原子轟擊源（以下簡稱FAB）三種電離方式。下面咱們逐一來了解一下：

1.大氣壓離子源（API）

（包括大氣壓電噴霧電離ESI、大氣壓化學(xué)電離APCI、大氣壓光電離APPI）

大氣壓電噴霧電離ESI

在ESI中，離子的形成是被測分子在帶電液滴的不斷收縮過程中噴射出來的，即離子化是在液態(tài)下完成的。經(jīng)液相色譜分離的樣品溶液流入離子源。在N2流下汽化后進入強電場區(qū)域，強電場形成的庫侖力使小液滴樣品離子化，借助于逆流加熱N2分子離子顆粒表面液體進一步蒸發(fā)，使分子離子相互排斥形成微小分子離子顆粒如圖所示。這些離子可能是單電荷或多電荷，這取決于所得的帶有正、負(fù)電荷的分子中酸性或堿性基團的體積和數(shù)量。多電荷離子峰的形成使質(zhì)量范圍為3000u的四極桿濾過器質(zhì)譜儀也能檢測到生物大分子的準(zhǔn)確分子量。
   

ESI的優(yōu)點：

可生成高度帶電的離子而不發(fā)生碎裂，這樣可將質(zhì)荷比降低到各種不同類型的質(zhì)量分析儀都能檢測的程度。通過檢測帶電狀態(tài)，可計算離子的真實分子量。同時，解析分子離子的同位素峰也可確定帶電數(shù)和分子量，因同位素峰間的質(zhì)荷比差與帶電數(shù)相對應(yīng)。最大優(yōu)勢是可方便地與分離技術(shù)聯(lián)用。

ESI的缺點：

ESI的主要缺點是它只能接受非常小的液體流量（1-10μl/min），這一缺點已被1987年研制出來的離子噴霧接口（ISP）所克服（離子噴霧接口是一種借助氣動的電噴霧接口，它可適應(yīng)較高的流速）。

大氣壓化學(xué)電離APCI

APCI技術(shù)與傳統(tǒng)的化學(xué)電離接口不同，它并不采用諸如甲烷一類的反應(yīng)氣體，而是借助電暈放電啟動一系列氣相反應(yīng)以完成離子化過程，就其原理，它也可被稱為放電電離或等離子電離。從液相色譜流出的樣品溶液進入一具有霧化氣套管的毛細(xì)管，被氮氣流霧化，通過加熱管時被氣化。在加熱管端進行電暈尖端放電，溶劑分子被電離，充當(dāng)反應(yīng)氣，與樣品氣態(tài)分子碰撞，經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)過程，樣品分子生成準(zhǔn)分子離子：

上式表示一種正離子模式的化學(xué)電離過程。R代表溶劑，M代表樣品分子，MH+為生成的準(zhǔn)分子離子。如果溶劑比樣品堿性弱，則生成MRH+，都屬于準(zhǔn)分子離子。準(zhǔn)分子離子也能以負(fù)離子模式生成準(zhǔn)分子離子，主要應(yīng)用于具有強的電子親和力的化合物。樣品分子的準(zhǔn)分子離子經(jīng)篩選狹縫，進入質(zhì)譜計。

大氣壓光電離APPI

APPI是一種被分析物在氣相中吸收由真空-紫外發(fā)出的電子（10eV或10.6eV）后放出電子而離子化的過程，APPI使用較少。APPI是直接將待測物電離，比較適合非極性或弱極性化合物的分析。

APCI&APPI的優(yōu)點：

適用于低極性化合物離子化；寬度動態(tài)范圍（4-5個數(shù)量級）；質(zhì)量敏感，可耐受高緩沖液濃度

APCI&APPI的缺點：

化合物熱穩(wěn)定性低（最高130-150℃），易揮發(fā)，需要摻雜劑

2.基質(zhì)輔助激光解析電離源（MALDI）

在一個微小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時間間隔 (ns數(shù)量級 )中，激光對靶上待分析物質(zhì)提供高強度脈沖式能量，使其在瞬間完成解吸和電離，且不產(chǎn)生熱分解。MALDI是一種直接氣化并離子化非揮發(fā)性樣品的質(zhì)譜離子化方式，但是其離子化機理尚不清楚，存在兩種可能性：離子在固態(tài)時已形成，激光照射時只是簡單的釋出；或是由激光引發(fā)的離子 -分子反應(yīng)產(chǎn)生的。

MALDI的優(yōu)點：

可電離一些較難電離的樣品 (特別是生物大分子 ) ，得到完整的電離產(chǎn)物，且無明顯碎片；單電荷分子離子峰占多數(shù)，質(zhì)譜圖較簡單，適合多組分樣品的分析；適用范圍廣，能耐受一定程度的鹽和緩沖液；對樣品處理的要求不嚴(yán)格，甚至可以直接分析未處理過的生物樣品，從而簡化繁瑣的制樣過程；靈敏度高。

MALDI的缺點：

然而在有機小分子、煙草煙氣化學(xué)成分定性定量分析方面則應(yīng)用較少。

3.快原子轟擊源（FAB）

 用加速的中性原子（快原子）撞擊以甘油（底物）調(diào)和后涂在金屬表面的有機化合物（“靶面”），導(dǎo)致這些有機化合物電離的方法稱之為快原子轟擊（FAB）。以電子轟擊氣壓約為100Pa的中性氣體（氬或氦），產(chǎn)生的惰性氣體離子經(jīng)聚焦和加速后撞擊靶面導(dǎo)致分析物的離子化稱作離子轟擊作用。在此基礎(chǔ)上將氬離子還原為中性原子，再以加速的中性原子撞擊“靶面”即為快原子轟擊。分析物經(jīng)中性原子的撞擊獲取足夠的動能以離子或中性分子的形式由靶面逸出，進入氣相。產(chǎn)生的離子一般是準(zhǔn)分子離子。

FAB的優(yōu)點：

對熱不穩(wěn)定、難以汽化的化合物的分析有獨到的長處。尤其是它對肽類和蛋白質(zhì)分析的有效性，在電噴霧接口出現(xiàn)前是其他接口無法相比的。FAB在肽類和蛋白質(zhì)分析方面有大量的報道和成功的蛋白質(zhì)分析實例，顯示出在此領(lǐng)域內(nèi)很強的實用性。

FAB的缺點：

只能在低流量下工作（<5μl/min），嚴(yán)重限制了液相柱的分離效果。流動相中含有的1%-5%的甘油會使離子源很快變臟。液體通過石英毛細(xì)管時容易造成堵塞。此外，由于它的特殊的制樣方法，F(xiàn)AB的一個很大的問題是混合物樣品中共存物質(zhì)的干擾，它們常常會抑制分析物的離子化，造成靈敏度下降甚至根本沒有信號產(chǎn)生。

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