本文基于飛行時間質(zhì)譜儀,發(fā)展了新型光電離技術(shù),并成功應(yīng)用于工業(yè)催化、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)等領(lǐng)域快速在線分析。光源是光電離源的核心組件,為克服傳統(tǒng)稀有氣體放電燈光通量及光子能量低的不足,研制了一種新型射頻放電光電離源,利用射頻線圈激發(fā)高純Ar放電產(chǎn)生11.6/11.8 e V的高強(qiáng)度光束,對乙烯、丙烯的檢出限分別低至16.98和9.64 ppbv/0.5 s,以0.5 s超高時間分辨實(shí)現(xiàn)甲醇制烯烴初始反應(yīng)階段乙烯、丙烯生成順序的在線分析,為第一個C-C鍵形成機(jī)理研究提供有力的數(shù)據(jù)支撐。為進(jìn)一步提升儀器檢測靈敏度和質(zhì)量分辨率,針對高氣壓光電離源飛行時間質(zhì)譜(HPPI-TOFMS)進(jìn)行離子傳輸系統(tǒng)和質(zhì)量分析器模擬仿真及優(yōu)化設(shè)計,對常見揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的檢出限達(dá)到pptv~ppbv量級�；诟邭鈮汗怆婋x源(HPPI)發(fā)展了源后碰撞誘導(dǎo)解離(CID)技術(shù),結(jié)合定量分析算法用于6種單萜同分異構(gòu)體混合物定性定量分析,并對實(shí)際植物樣品枝葉揮發(fā)性單萜進(jìn)行在線檢測。進(jìn)一步基于HPPI源研制了高氣壓光電離-化學(xué)電離(HPPI-CI)復(fù)合離子源,有效拓寬了待測物的分析及檢測范圍,建立了一種對茶葉香型快速鑒別的分析方法,并實(shí)現(xiàn)包含31個茶葉樣本在內(nèi)的4種不同綠茶香型準(zhǔn)確鑒別分析。針對復(fù)雜體系混合物的快速分析,基于所研制的光電離源發(fā)展了光電離-離子遷移譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),通過開發(fā)二維聯(lián)用工作模式及數(shù)據(jù)快速采集方法,成功建立在線二維研究平臺,并在小分子VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)氣的檢測中得到初步應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH843
【部分圖文】：

飛行時間質(zhì)譜的基本結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示，包括進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、離子傳輸系統(tǒng)、質(zhì)量分析器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)幾個主要組成部分。圖1.1. 飛行時間質(zhì)譜基本組成單元TOFMS 是利用不同質(zhì)荷比的離子在電場中飛行速度的差異，按照到達(dá)檢測器飛行時間的先后順序?qū)崿F(xiàn)分離和檢測的技術(shù)。與其他分析技術(shù)相比，TOFMS結(jié)構(gòu)簡單、能夠直接獲得待測樣品的分子量實(shí)現(xiàn)快速定性和定量分析、分辨率和靈敏度高、具有微秒級的快速響應(yīng)速度和全譜同時測量的能力，在過程分析、環(huán)境檢測、材料科學(xué)、生物醫(yī)藥、生命科學(xué)等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。1.2.2 研究現(xiàn)狀飛行時間質(zhì)譜的概念由 Stephens 等人于 1946 年首次提出。世界上第一臺TOFMS 儀器由 Cameron 以及 Eggers 于 1948 年設(shè)計、研發(fā)成功并公布于世，首次實(shí)現(xiàn)了不同質(zhì)量數(shù)離子的有效分離[2]。早期的質(zhì)譜儀器僅能夠?qū)崿F(xiàn)單質(zhì)量數(shù)分辨，在接下來幾年間經(jīng)歷了幾次重大的技術(shù)變革[3]。1955 年，Wiley 與 McLaren教授提出空間聚焦技術(shù)以及速度聚焦技術(shù)，在很大程度上解決了離子空間發(fā)散及能量發(fā)散的問題

用的 70 eV 電子能量在電離過程中會產(chǎn)生大量離子碎片，在分析復(fù)雜混合物樣品時將導(dǎo)致譜峰相互重疊，譜圖解析困難。圖1.2. 電子轟擊電離工作原理示意圖[13]CI 的概念于 1952 年由 Tal’roze 等人提出[14]，并在 60 年代中期由 Munson以及 Field 等人發(fā)展成為一種實(shí)用的離子化技術(shù)[15]。CI 主要是通過試劑離子與樣品分子之間的離子分子反應(yīng)實(shí)現(xiàn)樣品分子的離子化，與 EI 源不同的是，CI是一種“軟”電離技術(shù)，所得到的多為分子離子或準(zhǔn)分子離子信號，譜圖簡單，且電離效率較高。CI 源中應(yīng)用最多的是選擇離子流動管（Selected ion flow tube，SIFT）電離技術(shù)以及質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)（Proton transfer reaction，PTR）電離技術(shù)。

且由奧地利 IONICON 公司生產(chǎn)的商品化 PTR-MS 得到了越來越多的應(yīng)用。圖1.3. 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)工作原理示意圖[22]常壓離子源是一種相對較新的離子化技術(shù)，其樣品分子無需或僅需很少的樣品預(yù)處理，直接在大氣壓條件下進(jìn)行電離和質(zhì)譜檢測，具有電離效率高、原位快速等顯著優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同形態(tài)待測樣品的無損、現(xiàn)場分析。繼 2004 年Cooks 教授研究團(tuán)隊發(fā)表電噴霧解析電離（Desorption electrosprayionization,DESI）[23]以及 2005 年 Cody 等人提出實(shí)時直接分析電離技術(shù)（Direct analysis inreal time, DART）[24]以來，經(jīng)過十多年的快速發(fā)展先后出現(xiàn)了包括二次電噴霧電離（Secondary electrospray ionization, SESI）、紙噴霧電離（Paper sprayionization）和低溫等離子體電離（Low temperature plasma probe, LTP）在內(nèi)的20 多種大氣壓電離技術(shù)。
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本文編號：2875453