基于脉冲波形调控离子分布提升离子迁移谱性能的研究

作者：仓怀文; 李杭; 黄卫; 张远智; 李京华; 王卫国^*; 李海洋^*

来源：Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2021, 49(12): 2067-2074.

DOI：10.19756/j.issn.0253-3820.210684

• 离子迁移谱
• 切换脉冲电压波形
• BN型离子门

离子迁移谱具有灵敏度高、检测速度快、可便携等优点,被广泛应用于爆炸物、化学毒剂、环境污染物等现场检测。其中,如何提高离子迁移谱的灵敏度和分辨率一直是研究热点。灵敏度和分辨率均与离子流的初始特性密切相关,而初始离子流的宽度和分布依赖于离子门附件的电场特性。本研究基于SIMION软件模拟了不同Bradbury-Nielsen(BN)型离子门电压波形对离子流初始状态的影响规律,发现改变门电极上电压的时间分布可实现对离子流的调控,克服由于空间电场非均匀分布导致的灵敏度和分辨率降低,从而达到提升离子迁移谱性能的目的。搭建了离子迁移谱的研究平台,系统考察了切换脉冲波形参数切换脉冲波形时间(Δt1)、脉冲电压宽度(GPW)和脉冲电压幅值(GVD)对离子迁移谱信号强度和分辨率的影响规律。结果表明,当GPW=80μs时,丙酮离子RIP强度提升了3倍,同时分辨率提升了13%。用于检测5.8μg/L甲基硝酸二甲酯(DMMP)样品,(Ac)2H+、(Ac)(DMMP)H+和(DMMP)2H+的离子强度分别提升了81%、 156%和260%,同时(Ac)(DMMP)H+的信噪比提升了2.5倍,(DMMP)2H+的信噪比提升了3倍。本研究对于发展高分辨离子迁移谱具有参考意义。

• 单位
  中国科学院大连化学物理研究所