表面解吸常壓化學(xué)電離源的研制及應(yīng)用.pdf

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1、第35卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)儀器裝置與實(shí)驗(yàn)技術(shù)第8期2007年8月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1233～1240儀器裝置與實(shí)驗(yàn)技術(shù)表面解吸常壓化學(xué)電離源的研制及應(yīng)用31,21121陳煥文賴(lài)勁虎周瑜芬郇延富李建強(qiáng)111張燮王志暢羅明標(biāo)12(東華理工學(xué)院,撫州344000)(吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春130021)摘要根據(jù)表面解吸常壓化學(xué)電離源(SDAPCI)對(duì)表面痕量待測(cè)物進(jìn)行常壓解吸化學(xué)電離的原理,自行研制了SDAPCI電離源及其與線性離子阱(LTQ)質(zhì)譜儀的接口,成功地在LTQ上

2、實(shí)現(xiàn)了表面解吸常壓化學(xué)電+離。此方法無(wú)需樣品預(yù)處理,直接利用電暈放電產(chǎn)生的H3O在常壓下對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行表面解吸化學(xué)電離,避免了甲醇等有毒試劑的使用。在優(yōu)化的儀器參數(shù)條件下,分別用正/負(fù)離子模式成功地檢測(cè)了片劑藥品中的氯雷他定、乙酰氨基酚等活性成分和其它不同表面上TNT、氨基酸和多肽等物質(zhì),對(duì)這些常見(jiàn)物質(zhì)的檢出限2不高于10pg/cm。采用氬氣作為電離試劑,觀測(cè)到乙酰氨基酚、多肽等物質(zhì)形成的自由基陽(yáng)離子,提出了在氬氣氛圍中獲得自由基陽(yáng)離子的可能機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明SDAPCI具有靈敏度較高,選擇性好,適用范圍寬等特點(diǎn),適合用于藥品、食品等非

3、破壞、無(wú)污染檢測(cè)以及對(duì)復(fù)雜基體物質(zhì)進(jìn)行快速現(xiàn)場(chǎng)分析。關(guān)鍵詞表面解吸常壓化學(xué)電離質(zhì)譜,表面分析,化學(xué)電離,自由基陽(yáng)離子1引言離子源是質(zhì)譜儀的關(guān)鍵部件之一。為拓寬質(zhì)譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域,提高分析測(cè)試的效率,開(kāi)發(fā)出許多新[1][2]型的離子源,例如用于生物大分子分析的電噴霧電離(ESI)、稍后出現(xiàn)的解吸離子化(DI)則形成了[3][4][5]包括等激光解吸離子化(LDI)、基體輔助激光解吸離子化(MALDI),二級(jí)離子質(zhì)譜(SIMS)和快[6]原子轟擊(FAB)等多種電離方式的離子源系列,為特定形式的固體樣品的質(zhì)譜分析提供了有效途[7,8]徑。

4、在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了大氣壓化學(xué)電離(APCI),使液相中弱極性化合物的質(zhì)譜分析成為可能,而且進(jìn)一步提高了質(zhì)譜分析的靈敏度。但是,無(wú)論是ESI/APCI還是經(jīng)典解吸電離,都需要對(duì)待分析樣品進(jìn)行特定的轉(zhuǎn)化后才能夠進(jìn)行質(zhì)譜分析,尤其是對(duì)復(fù)雜基體樣品的預(yù)處理,其過(guò)程更加繁瑣,難以滿(mǎn)足現(xiàn)代分析的實(shí)際需要。[9]2004年,Takats等發(fā)明了電噴霧解吸電離(DESI)技術(shù),能夠?qū)⒈砻嫖降牡驼羝麎何镔|(zhì)直接進(jìn)[10～16]行解吸電離,從而可以在無(wú)須樣品預(yù)處理的情況下對(duì)復(fù)雜基體樣品進(jìn)行快速質(zhì)譜分析。但是,DESI也具有如靈敏度不高,需要使用笨

5、重的高壓鋼瓶,不能直接分析粉末樣品,且須將甲醇等有毒試劑噴射到樣品表面,造成受檢產(chǎn)品污染等缺點(diǎn),因此,難以在藥品、食品等相關(guān)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。本研究成功地結(jié)合DESI與APCI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),研制了表面解吸常壓化學(xué)電離源(SDAPCI)。在無(wú)須樣品預(yù)處理的前提下,可以對(duì)各種不同表面吸附的痕量非揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行常壓解吸化學(xué)電離,大幅度提高了靈敏度。同時(shí),由于可利用空氣中水分作為電離試劑,不使用有毒試劑和笨重的鋼瓶等,能夠直接對(duì)粉末樣品進(jìn)行分析,有利于在小型質(zhì)譜儀上進(jìn)行復(fù)雜物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)快速質(zhì)譜分析。2原理2.1常壓化學(xué)電離表面解吸常壓化學(xué)電離源

6、(SDAPCI)充分結(jié)合了APCI和DESI的優(yōu)點(diǎn)。在APCI中,待測(cè)物質(zhì)必須2007201215收稿;2007204202接受本文系國(guó)家自然科學(xué)基金(No.20505003)和科技部?jī)x器升級(jí)改造項(xiàng)目(No.2006SJ156100)資助3E2mail:chw8868@gmail.com1234分析化學(xué)第35卷轉(zhuǎn)化成為不含基體的溶液后才能夠被引入APCI進(jìn)行電離。分析時(shí),樣品溶液從套有霧化氣套管的毛細(xì)管引入,然后從毛細(xì)管末端噴出并被氮?dú)饬黛F化,形成的細(xì)小液滴在加熱蒸發(fā)器中被汽化,形成氣態(tài)的中性分子。加熱管末端有電暈放電針(圖1),電

7、暈放電把溶劑分子離子化產(chǎn)生大量的試劑離子。試劑離子與氣態(tài)中性樣品分子碰撞,發(fā)生化學(xué)電離。由于試劑離子密度比樣品分子密度大很多,常壓下碰撞頻率很高,而樣品分子在電離區(qū)域停留的時(shí)間又較長(zhǎng)(1～10μs),樣品分子基本被完全電離,提高了電離效率,從而提高了靈敏度。APCI是一種軟電離源,形成的是單電荷準(zhǔn)分子+++離子,如[M+H]、[M+Na]、[M+K]和[M++NH4]等(這與加入試劑溶液中的添加劑或緩沖劑有關(guān))。不同添加劑或緩沖劑可與不同的物質(zhì)形成特定離子。所以,除了具有比ESI更高的靈敏度外,APCI還具有很好的選擇性。但是,AP

8、CI汽化室的溫圖1表面解析常壓電離源示意圖度一般為450℃左右,不利于分析熱穩(wěn)定性差的樣Fig.1Schematicdiagramofanatmosphericpressu2品。SDAPCI在常溫常壓下工作,繼承了APCI所具erch