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儀表網 研發快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所儀器分析化學研究室質譜與快速檢測研究中心(102組群)李海洋研究員團隊研發出一種多效應復合的離子遷移譜門控注入技術，實現了較寬遷移率K0范圍內的高靈敏、高分辨實時測量。
離子遷移譜(Ion mobility spectrometry，IMS)被廣泛應用于爆炸物檢測、毒品檢測、環境監測、臨床麻醉品檢測等，在復雜的應用環境中需兼具高分辨能力和高靈敏性能。離子門作為IMS關鍵部件之一，直接影響IMS儀器的性能。
在工作中，團隊通過在Tyndall−Powell離子門的兩片柵網上分別施加脈沖電壓，實現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。研究發現，在關門時，降低靠近電離區一側柵網的電勢，可在離子門前形成非均勻電場，使得這一區域的離子受到富集；在開門時，降低遷移區一側柵網的電勢，使得柵網間電場增大，富集過的離子可以高效注入遷移區；再次關門時，注入的離子團由高電場切換回低電場中，實現了時域寬度的壓縮。團隊通過分離調制脈沖的實驗，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，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，與常規的離子門控制方式相比，利用該新門控技術的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的設計和開發，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)；構建離子門前非均勻電場，實現離子富集，進而提高IMS的靈敏度(Sens. Actuators, B.，2019)；證明了在Tyndall−Powell離子門靠近遷移區一側柵網上，通過施加控制脈沖，壓縮離子團的時域寬度，提升IMS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，于近日發表在《分析化學》(Analytical Chemistry)上。該工作的第一作者是中國科學院大連化學物理研究所102組群博士研究生楊其穆。上述工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、我所創新基金等項目的資助。
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