电-流体力学辅助、高效离子传输小型质谱仪大气压接口

大气压接口是质谱仪的一个重要组成部分，尤其在小型质谱仪中，高效离子传输大气压界面已经成为突破仪器的灵敏度、功耗、尺寸等性能瓶颈的关键技术。本课题通过交叉学科理论建模、仿真与实验研发了小型质谱仪高效离子传输大气压接口，并基于理论设计实现了两款国际上领先的微型质谱仪器。项目首先建立一套基于新的电-流体力学模型的多学科仿真方法，首次实现了大规模离子轨迹的快速仿真与表征。基于此方法，设计集成离子光学与气体整流技术的、小型质谱仪大气压接口。项目创新型的开发了脉冲针孔大气压接口；世界上首款微型毛细管电泳质谱联用仪；世界上最小的连续大气压接口微型质谱仪。不仅为国际上微型质谱仪的研发提供了新的路径，也为我国未来微型质谱仪器的产业化提供了理论基础与思路。 2100433B

大气压接口是质谱仪的一个重要组成部分，尤其在小型质谱仪中，高效离子传输大气压界面已经成为突破仪器的灵敏度、功耗、尺寸等性能瓶颈的关键技术。本课题欲通过交叉学科理论建模、仿真与实验研发小型质谱仪高效离子传输大气压接口。项目将首先建立一套基于新的电-流体力学模型的多学科仿真方法，以首次实现对离子在通过高气压梯度条件下损耗路径的研究（从开放式离子源到质谱仪内部）。基于此方法，设计集成离子光学与气体整流技术的、小型质谱仪大气压接口。项目拟创新性的运用大气压条件下的离子聚焦透镜增大离子从离子源到质谱仪入口的采集效率，同时利用气体整流设备与真空条件下的离子光学透镜减小由超音速膨胀效应带来的离子二次损耗。本研究如获成功，将不仅为新型、高灵敏度小型质谱仪的研发奠定基础，电-流体力学方法还可以直接应用于大型质谱仪器的研发，促进高性能质谱仪器的原始创新与整体发展。

离子阱质谱仪

利用离子阱作为分析器的质谱仪称为离子阱质谱仪。使用最多的是由高频率电场进行离子封闭的保罗阱（Paul trap）。由一个双曲面截面的环形电极和上下一对端电极构成。封闭在真空池内的离子，通过高频电压扫描，将离子按m/z从池中引出进行检测。离子阱质谱仪是一种低分辨时间串联质谱仪。可以进行msn的测定（通常n=2-6）。而且价格比其它类型的串联质谱仪便宜。在有机物定性方面得到了很广泛的应用。2100433B

电感耦合等离子发射光谱-质谱仪，是指以电感耦合等离子体作为离子源，将无机元素电离成带电离子后通过接口部分将离子束从等离子体中提取进入质量分析器，再根据质荷比不同，通过质谱仪进行检测的无机多元素分析仪器。ICP-MS可进行多元素浓度快速分析和同位素分析，且具有高灵敏度、低检出限、线性范围宽、谱线简单、干扰少、分析精密度高、可分析元素范围广等特点。标准的ICP-MS仪器分为电感耦合等离子体、质谱计、接口三个基本部分。由于质谱和等离子体之间存在温度、压力和浓度的巨大差异，前者要求在高真空和常温条件下工作，而后者则是在常压下工作，所以接口是整个ICP-MS系统最关键的部分。

ICP-MS仪器灵敏度特别高，因此在样品制备期间需要特别注意避免污染问题，待测液制备时用酸要考虑到可能引起的多原子离子干扰问题，ICP-MS分析最好的酸介质是硝酸。由于氢氟酸会腐蚀玻璃进样系统，所以在样品测定时必须保证待测液中不含氟离子或者使用耐氢氟酸的进样系统。由于含盐量过高会引起接口锥严重堵塞和基体抑制效应，所以对待测液中含盐量（TDS）有限制，一般控制在2%以下。2100433B

测定超痕量元素和同位素比值的仪器。由等离子体发生器，雾化室，炬管，四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管（称为离子探测器或收集器）组成。其工作原理是：雾化器将溶液样品送入等离子体光源，在高温下汽化,解离出离子化气体,通过铜或镍取样锥收集的离子,在低真空约133.322帕压力下形成分子束,再通过1～2毫米直径的截取板进入四极质谱分析器，经滤质器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系,可测出元素的含量或同位素比值。其优点是:具有很低的检出限（达ng/ml或更低），基体效应小,谱线简单，能同时测定许多元素，动态线性范围宽及能快速测定同位素比值。地质学中用于测定岩石、矿石、矿物、包裹体，地下水中微量、痕量和超痕量的金属元素，某些卤素元素、非金属元素及元素的同位素比值。