【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室質(zhì)譜與快速檢測(cè)研究中心(102組群)李海洋研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種多效應(yīng)復(fù)合的離子遷移譜門控注入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了較寬遷移率K0范圍內(nèi)的高靈敏、高分辨實(shí)時(shí)測(cè)量。
 

　　離子遷移譜(Ion mobility spectrometry，IMS)被廣泛應(yīng)用于爆炸物檢測(cè)、毒品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床麻醉品檢測(cè)等，在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中需兼具高分辨能力和高靈敏性能。離子門作為IMS關(guān)鍵部件之一，直接影響IMS儀器的性能。
 

　　在工作中，團(tuán)隊(duì)通過在Tyndall−Powell離子門的兩片柵網(wǎng)上分別施加脈沖電壓，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)遷移譜工作周期中的離子富集、離子高效注入、離子團(tuán)時(shí)間寬度壓縮。研究發(fā)現(xiàn)，在關(guān)門時(shí)，降低靠近電離區(qū)一側(cè)柵網(wǎng)的電勢(shì)，可在離子門前形成非均勻電場(chǎng)，使得這一區(qū)域的離子受到富集；在開門時(shí)，降低遷移區(qū)一側(cè)柵網(wǎng)的電勢(shì)，使得柵網(wǎng)間電場(chǎng)增大，富集過的離子可以高效注入遷移區(qū)；再次關(guān)門時(shí)，注入的離子團(tuán)由高電場(chǎng)切換回低電場(chǎng)中，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域?qū)挾鹊膲嚎s。團(tuán)隊(duì)通過分離調(diào)制脈沖的實(shí)驗(yàn)，以及電場(chǎng)仿真模擬，解釋了該種離子門控制方式對(duì)于性能提升的物理原因。此外，團(tuán)隊(duì)利用該新門控技術(shù)，將磷酸三乙酯和甲基膦酸二甲酯的檢出限分別從8ppb和5ppb降低至135ppt和192ppt。在磷酸三乙酯和甲基膦酸二甲酯混合樣品測(cè)試中，與常規(guī)的離子門控制方式相比，利用該新門控技術(shù)的IMS信號(hào)強(qiáng)度提升19倍，并保持85的分辨能力。
 

　　近年來，李海洋團(tuán)隊(duì)一直致力于高性能IMS的設(shè)計(jì)和開發(fā)，利用離子門后電場(chǎng)的時(shí)域跳變，提升了IMS的分辨能力(Anal. Chem.，2012)；通過增強(qiáng)Tyndall−Powell離子門柵網(wǎng)間電場(chǎng)，減小了IMS遷移率歧視并保持其高分辨能力(Anal. Chem.，2017)；構(gòu)建離子門前非均勻電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)離子富集，進(jìn)而提高IMS的靈敏度(Sens. Actuators, B.，2019)；證明了在Tyndall−Powell離子門靠近遷移區(qū)一側(cè)柵網(wǎng)上，通過施加控制脈沖，壓縮離子團(tuán)的時(shí)域?qū)挾?，提升IMS性能(Anal. Chim. Acta.，2019)。
 

　　該研究成果以“Enhancing the Performance of Tyndall-Powell Gate Ion Mobility Spectrometry by Combining Ion Enrichment, Discrimination Reduction, and Temporal Compression into a Single Gating Process”為題，于近日發(fā)表在《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry)上。該工作的第一作者是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所102組群博士研究生楊其穆。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。