近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室質(zhì)譜與快速檢測研究中心(102組群)李海洋研究員團隊研發(fā)出一種多效應(yīng)復(fù)合的離子遷移譜門控注入技術(shù)，實現(xiàn)了較寬遷移率K0范圍內(nèi)的高靈敏、高分辨實時測量。
 

　　離子遷移譜(Ion mobility spectrometry，IMS)被廣泛應(yīng)用于爆炸物檢測、毒品檢測、環(huán)境監(jiān)測、臨床麻醉品檢測等，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，團隊通過在Tyndall?Powell離子門的兩片柵網(wǎng)上分別施加脈沖電壓，實現(xiàn)了在一個遷移譜工作周期中的離子富集、離子高效注入、離子團時間寬度壓縮。研究發(fā)現(xiàn)，在關(guān)門時，降低靠近電離區(qū)一側(cè)柵網(wǎng)的電勢，可在離子門前形成非均勻電場，使得這一區(qū)域的離子受到富集；在開門時，降低遷移區(qū)一側(cè)柵網(wǎng)的電勢，使得柵網(wǎng)間電場增大，富集過的離子可以高效注入遷移區(qū)；再次關(guān)門時，注入的離子團由高電場切換回低電場中，實現(xiàn)了時域?qū)挾鹊膲嚎s。團隊通過分離調(diào)制脈沖的實驗，以及電場仿真模擬，解釋了該種離子門控制方式對于性能提升的物理原因。此外，團隊利用該新門控技術(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信號強度提升19倍，并保持85的分辨能力。
 

　　近年來，李海洋團隊一直致力于高性能IMS的設(shè)計和開發(fā)，利用離子門后電場的時域跳變，提升了IMS的分辨能力(Anal. Chem.，2012)；通過增強Tyndall?Powell離子門柵網(wǎng)間電場，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，實現(xiàn)離子富集，進而提高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，壓縮離子團的時域?qū)挾龋嵘齀MS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。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、我所創(chuàng)新基金等項目的資助。