近日，大連化物所儀器分析化學研究室質譜與快速檢測研究中心(102組群)李海洋研究員團隊基于自主研發的光電離遷移時間離子遷移譜(PI-IMS)，通過理論建模研究了PI-IMS在不同氣壓條件下的響應特性，定量分析了離子復合過程和空間電荷對目標分析物甲苯信號強度的影響，提升了PI-IMS的檢測靈敏度和線性動態范圍。此外，理論建模研究揭示了光電離源分析性能的影響因素，從而深化對光電離源分析性能的認識，有利于優化高靈敏離子遷移譜的設計，并促進其在在線分析領域中的應用。
 

　　光電離源作為一種高效電離技術，與離子遷移譜或質譜結合已廣泛應用于臨床診斷、食品控制、環境污染物監測和國家安全等各種現場分析領域。然而，在常壓條件下，光電離源中的離子復合過程造成的離子損失會減小IMS檢測的靈敏度及線性動態范圍。
 

　　本工作中，該團隊開發了一種氣壓可變的PI-IMS，以甲苯作為模型分子，研究了在1至0.1bar的氣壓范圍內降低氣壓對甲苯信號響應的影響。在理論模型的輔助下，團隊確認了離子復合和空間電荷分別是高壓和低壓條件下離子損失的主要因素。此外，僅考慮離子復合過程的影響時，團隊通過理論模型，建立了最佳靈敏度對應的氣壓條件與樣品濃度和電離區電場強度條件之間的關系式，為不同實驗條件下確定最優氣壓的大致范圍提供參考，實現PI-IMS檢測性能的快速優化。研究發現，相對于大氣壓，氣壓條件為0.4bar時，PI-IMS對0.716ppmv的甲苯樣品檢測靈敏度可提升四倍左右，同時其線性動態范圍也擴大了兩倍以上。
 

　　相關研究以 “Improving the Sensitivity and Linear Range of Photoionization Ion?Mobility Spectrometry via Confining the Ion Recombination and Space Charge Effects Assisted by Theoretical Modeling” 為題，發表在《分析化學》(Analytical Chemistry)上。該工作的第一作者是大連化物所博士研究生徐一仟。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、我所創新基金等項目的支持。(文/圖 徐一仟)