质子转移反应质谱用于痕量挥发性有机化合物的在线分析_詹雪芳
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第39卷2011年10月
分析化学(FENXIHUAXUE) 评述与进展ChineseJournalofAnalticalChemistr yy
1611~1618
:/DOI10.3724SP.J.1096.2011.01611
第10期
质子转移反应质谱用于痕量挥发性有机化合物的在线分析
()四川大学化学学院1,分析仪器研究中心2,成都610064
摘 要 质子转移反应质谱(是一种化学电离源质谱技术,专门用于痕量挥发性有机化合物PTR-MS)
+
()实时在线检测。此技术利用H3O作化学电离源试剂离子与作为质子接受体的VOVOCsCs发生质子转移反应。大气中的O2,而不与H3O+发生质子转移反应,NCO2等主要成分由于其质子亲和势低于H2O,2,
因此可在大气环境下检测痕量VO而不受空气组分的影响。与常规检测VOCs的含量,Cs的气相色谱-质谱
)相比,灵敏度高,绝对量测量不需要定标,无需复杂的样品前处联用技术(GC-MSPTR-MS具有测量速度快,
理等优点。本文全面叙述了质子转移反应质谱仪器的工作原理和结构装置,概括了近年来在质子转移反应质谱仪器设备的改进方面所取得的进展,并介绍了其在空气环境监测,食品检测及医学诊断等领域中的应用。关键词 质子转移反应;质谱分析;挥发性有机化合物;评述
2
詹雪芳1 段忆翔*1,
1 引 言
)根据世界卫生组织定义,挥发性有机化合物(是指在常温下,以蒸气形式存在于空气中,饱VOCs,和蒸气压大于1沸点在5包括烃类、含氧烃类、含卤烃类、氮33.3Pa0~260℃之间的一类有机化合物;烃类、硫烃类及低沸点的多环芳烃类等。大气中VO且无处不在,长时间摄入会危害人Cs的组成复杂,体健康。此外,它们还会参加光化学反应,从而对气候造成严重影响。虽然VOCs普遍存在于大气环
/,境中,但其含量非常低,其中含量最高的甲烷约为2×1乙烷、丙烷、丙酮、异戊二烯及甲醇等0-6(VV)
2
/(/的含量约为1数量级,其它VO级。0-9(VV)Cs浓度仅10-1VV)
、目前,测量VO最常使用的是气相色谱-质谱联用法(液相色谱与质谱联Cs的方法很多,GC-MS))。这些方法存在一些明显的缺点:样品的采集、浓缩提取及分离使测量过程费时费用法(HPLC-MS力;电子轰击电离会形成多种离子碎片,使质谱图复杂化。近年来,基于质谱高灵敏检测特性的仪器得)、到了广泛的重视与应用,包括选择离子流动管质谱(离子分子反应质谱(和质子转SIFT-MSIMR-MS))。这些方法无需色谱分离过程,移反应质谱(测量时间缩短,且采用化学电离源技术避免了过PTR-MS多离子碎片的产生。本文主要介绍了PTR-MS的基本原理及其在痕量VOCs检测方面的应用。2 质子转移反应原理与仪器构造2.1 质子转移反应原理
)质子转移反应是一种基于质子转移的化学电离源(技术。此技术通常采用H3O+作试剂离子,CI
+++
,N除此之外,还可以选用NH4对该技术进行介绍。水蒸汽5等作试剂离子。本文以H2H3O为例,
经过电离源区域,经放电产生H3O+离子,然后进入漂移管,在漂移管内与待测物在漂移扩散过程中发,生碰撞,即质子供体)将质子转移给待测物(即质子接受体)并使其离子化。反应如式(所示,H3O+(1)。其中R表示待测物VOCs
+
()H3O++R 1→H2O+RH
(该反应有两个主要特点。首先,大多数VO除了CH4和C的质子亲和势大于水,Cs2H4等少数有机物)
空气主要成分NO2和COH3O+可与大多数VOCs发生质子转移反应,2,2等的质子亲和势小于H2O,
而不与空气成分发生质子转移反应。因此,用P不受空气中常规TR-MS测量空气中的痕量VOCs时,/,组分的干扰,且不需要对样品进行预处理。其次,大多数VO质子转Cs的质子亲和势小于900kJmol移反应释放的能量不足以使有机物分子产生更多的离子碎片,所以这是一种软电离技术。
发生质子转移反应的漂移管中,缓冲气体的移动速率为ν离子移动速率为ν当考虑离子诱导偶b,d,
0110701收稿;20110820接受 2----
:ailduancu.edu.cn*E-m@sy
1612
分析化学第39卷
极距时,离子的平均理论动能可表示为:
MBV2MiV23dond
()KEkT++2ion=b
222
其中,MB为缓冲气体的的质量,Mikoltzmann常数,t为缓冲气体温度。当引入on为离子的质量,b为B中性待测物R时,用平均中间质动能KEEcm比Kion更为准确:Mr(33()KEkT)+kT3ion-bb
Mi22on+Mr
其中,其反应速率快,接近无阻碍Mr为中性待测物R的质量。质子转移反应是一种自发的放热反应,
)离子-分子捕获反应过程的反应速率常数。离子-分子反应速率常数可用式(表示:4
KEcm=
(vd(FbkTiA)bo
()k=ln()4
FRpLiAR
其中,vFb与FR分别指缓冲气体与待测物气体的流速;p漂移管内缓冲气体压强;d是离子移动速率;
;(通常为进样口到提取锥的距离)L是反应区域长度(i(A)A)o与iR分别指没有加入待测物及加入待
1]
。测物气体时检测器检测的离子信号强度[
2.2 PTR-MS仪器构造
质子转移反应质谱是一种基于质子转移反应的化学电离源质谱,是20世纪90年代中期奥地利因斯布鲁克大学WernerLindiner及其课题组成员结合化学电离源技术与流动漂移管模型技术首次提 g
1]
。他们所研制的第一台P出的[四级杆滤质器作质量分析器,TR-MS仪采用空心阴极放电作电离源,
2]
/。图1展示了P并实现了对VO其检出限达到1水平[Cs的高灵敏度测量,0-9(VV)TR-MS仪的典型
构造:由电离源、漂移管和离子检测系统3个部件组成。
由于P所以在选择电离源时要特别仔细,以防止TR-MS电离源区域内没有对试剂离子进行筛选,非纯净离子的产生。到目前为止,第一台PTR-MS仪所采用的空心阴极放电源仍是PTR-MS仪器中主要使用的电离源。从实验方面来说,H2O是很好的反应试剂。空心阴极放电产生的H3O+,O+,在进入充满水蒸汽的短流动管区后会与H2O发生反应,
生成H+,OH+,H2O+等一系列非纯净离子,
H3O+离子,H3O+的最终纯度可达到99.5%
2]
。以上[
+
Cs发生质子转移 漂移管是H3O与VO
反应的场所。它由绝缘Teflon管隔离开的一
组不锈钢环组成,并用O-型密封圈密封。相邻环之间连接相同阻值的电阻,当在漂移管两端加上一定电压时,漂移管内会建立一个均匀电场。电场起加速离子运动速率的作用。电离源
+放电产生的H3O在电场力的作用下进入漂移
管,样品从漂移管的上流进样口进入。离子与分子在漂移管内扩散运动中会发生碰撞,由于
图1 PTR-MS示意图漂移管中缓冲气体的浓度远大于待测物VOCs
[33]
[]
的浓度,所以这种碰撞多数是无反应碰撞;而一旦试剂离子H3O+与待测物分子VOCs碰撞时,就会发生如反应式(所示的质子转移反1)应。
3
Fi.1 SchematicdrawinofPTR-MSaaratus3 ggpp
PTR:Protontransferreaction.RerintedfromBlakeetal.(2009) pwithermission.Coriht2009AmericanChemicalSociet ppygy
虽然H3O+不与空气中的主要成分发生反应,但在第三体M的作用下仍会发生如下的团簇反应:
+
()H3O+(H2O)H2O)5→H3O(n-1+H2O+M n+M生成的H3O+(H2O)OCs发生反应,n也可与V
+
H3O+(H2O)H2O) →H3O(n+Rn-1R+H2O
()6
第10期詹雪芳等:质子转移反应质谱用于痕量挥发性有机化合物的在线分析
1613
)。团簇离子的存在会使质谱图复杂化,生成相应的VO不利于有机物的识别。为Cs水团簇离子(n≥1/了减小水团簇离子的形成,可通过调节电场强度的大小来实现。而电场强度大小的选择可用EN(E为
[]
//电场强度,表示。这是由于离子的迁移速度与E离子的N是载气数密度)N成正比3。如果EN过小,/动能偏小,则不能有效阻止水团簇离子的形成;反之如果E离子的动能偏大,碰撞的结果会使离N过大,
7 -1-1
/(子进一步碎裂,产生离子碎片。E范围内。N的取值通常在100~140Td1Td=10-1cm2Vs)试剂离子H3O+及产物离子RH+在电场的作用下向漂移管下流移动,经离子取样板上的小孔进入
质谱仪真空腔,通过离子透镜聚焦到质量分析器进行质量分析,并由电子倍增器等检测器接收,最后经数据处理系统进行处理及输出。
漂移管反应区末端产物离子RH+的浓度可表示为:
-k[R]t
[)RH+]=[H3O+]1-eH3O+]R]kt≈[0(0[
()7
+
[其中,H3O+]k为试剂离子H3O+与待测物分子R发0表示没有加入待测物R时H3O的离子浓度;
生质子转移反应的反应速率常数;即H3O+离子通过反应区的平均时间。如果只有痕量t为反应时间,待测物R与H3O+发生质子转移反应,则R浓度很小,且H3O+离子浓度几乎不变,即[R][H3O+]H3O+]≈[0=常数。
++
[]()RHiRH[R]=[=++
(H3O]ktiH3O)kt
()8
((((与i的比值可由检测系统测得,和i又分别与[和[成比iRH+)H3O+)iRH+)H3O+)RH+]H3O+]
4]
,例;可测;可由文献查阅得到[也可通过式(计算而得。t为反应时间,k为质子转移反应速率常数,4))这样等式(右边所有的量都是可测或计算可得的,由此可计算出待测物R的浓度。提高质子转移反8应的转移效率(即提高单位浓度R中RH+离子产率)可提高检测灵敏度。质子转移效率的提高有以下两种方式:一是增强H3O+离子浓度;二是直接采用空气作载气,不使用缓冲气体稀释待测物R。
。离子在漂移管内的迁移扩散非常类似于离子迁移率谱仪(PTR-MS中,IMS)IMS根据离子在漂移管内迁移率的不同而实现样品的分离。而PTR-MS中的漂移管只是试剂离子与样品分子发生质子转移反应并使之离子化的场所。而PIMS仪器运行于常压状态下,TR-MS需要在真空条件下运行。
3 PTR-MS仪器进展与应用研究
与常规的检测VO相比,灵敏Cs的气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)PTR-MS具有测量速度快、度高、绝对量测量不需要定标、无需复杂的样品前处理等优点。近年来,PTR-MS技术得到了迅速发展,包括与离子阱、线性离子阱、三级串联四级杆及飞行时间质量分析器的结合,新型电离源的开发,以及其在大气质量检测、食品领域、医学研究方面等的应用。3.1 进样系统
样品从进样系统进入漂移管,与其内的H3O+发生质子转移反应。在进样系统的设计上要求其能
够为系统提供恒定流速的样品气体,以及尽可能降低VOCs的丢失。进样系统的制造材料一般有硅钢、全氟烷氧基树脂(及聚四氟乙烯(等。普通P而对于液体PFA)PTFE)TR-MS仪主要检测气体样品,和固体样品,只能检测其上方的挥发物而不能对其本身进行直接检测。Alexander等首次提出膜进样
[]技术与PTR-MS技术的结合使得液体样品的直接测量成为可能5。他们使用甲基硅氧烷树脂
(),测定了多种VO同时测得乙醇、苯及二甲亚砜的检出现限为PDMSCs在PDMS膜中的扩散系数,
0
/,(/。由于样品透过膜需要一定的时间,甚至1故此技术延长了系统的响应时间。10-9(VV)0-1VV)
6]
)。将一口在线进样技术,主要用于呼吸气的分析[HerbiBufferedendtidal g等提出了呼气末端缓冲(-
呼出气体吹入定制的管内时,缓冲了呼气末端部分。这种进样方式延长了进样时间,提高了信号质量,
缩短了每个样品的测量时间,减少由于过度换气造成的风险。Kameama等研制了平衡器进样质子转y
[]
),移反应质谱(平衡器进样的使用使得PEIPTR-MSTR-MS可用于检测溶解在海水中的VOCs7。最-
)进样系统,这种进样系统的使用使得P近Jürschik等开发了一种水溶液直接注射(DAITR-MS可用于
[]
,水样中痕量VO只需1Cs的直接测量8。他们采用DAIPTR-MS测量水样中痕量VOCs00!L的进-
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分析化学第39卷
0
(/样量,就可得到2的检出限。0s的响应时间及10-1mm)
3.2 电离源
在P电离源的作用是产生试剂离子H3O+。其中,最常使用的是空心阴极放电源。圆TR-MS中,
柱形空心结构为阴极,其轴向区域为阴极辉光。阴极辉光是一个接近无场的圆柱形区域,其电势接近阳极电势。当两极之间施加几百伏特电压时,将产生辉光放电,产生的高能电子(数百e与中性气体分V)子碰撞并使之电离,产生的初始离子。这些初始离子会与空心阴极管内的中性气体分子发生碰撞产生二次或三次离子。最终它们扩散至无场阴极辉光的边缘并穿过阴极势降。这时,获得足够能量的离子与金属阴极板碰撞释放二次电子。产生的二次电子由阴极势降所吸引,并获得几百eV的能量。这使
1011 得它们发生更多的碰撞电离,得到较高密度(的等离子体。电子与H2O碰撞产生的离100cm-3)~1
子多数为H3O+,还有少数为O+,H+,H2+,OH+,H2O+等离子。这些离子在放电区下流的SD区
)域(会与H2O分子发生反应形成H3O+。最终,进入漂移管前的H3O+离子的纯Sourcedriftsection
[]5
/度约为9离子检测系统检测到的H3O+的典型计数率为19.5%,0countss2。
[]
电子轰击电离源也可用作P此电离源的构造类似于漂移管并位于漂移管的臂TR-MS的电离源9,
侧上。灯丝加热放电产生的电子轰击中性气体分子并使之电离。电子在电场的作用下向灯丝正下方几mm处的栅极移动。电子轰击产生一系列的离子在灯丝下方经离子-分子反应生成H3O+。当所加电
56
/。压为2约5×10V时得到的H3O+密度最大,00countss~1×1
[10]
)。这种电离源与空心阴极放电源类似,同样Inomata等报道了一种平面电极直流放电源(d.c.
由初级放电区及短流动管区组成。但其用12mm×1mm的毛细管将初级放电区与短流动管区分开,
这样既确保了电离源放电限制在初级放电区内进行,又防止了由于分析物的回流而产生的干扰离子。然而平面电极直流放电源产生的H3O+离子流比空心阴极放电源低一个数量级。
[1]
报道了一种与空心阴极放电大相径庭的放射性电离源。它采用低级别α粒子辐射Hanson等1
41241
体2发射α粒子,作用在水分子上产生H3O+。Am,Am沉积在不锈钢小圆柱体内的金属条上。用这种电离源产生的离子流稳定,不需额外的电流且杂离子的污染小。但由于放射性物质的应用使其存在安]12
。这是一种亚辉光放电形式,全隐患。他们还研制了一种基于循环辉光放电的质子转移反应质谱仪[工
作电流为5从而使得进入漂0100!A且其工作电压随电流的增加而减少。这种电离源需水蒸汽量小,~移管的水分子明显减少,极大地减少了水团簇离子的形成,同时它还能获得较高的检测灵敏度。
本实验室提出了微波诱导等离子体电离源,利用水对微波能有强烈吸收这一特性对水分子进行电离,产生H3O+离子。3.3 质量分析器
虽然四级杆质量分析器以其良好的定量分析能力及高检测灵敏度常被用于P但其TR-MS仪器中,它类型的质量分析器(如离子阱、线性离子阱、三重四级杆、飞行时间质量分析器等)也有一定的应用,且这些类型质量分析器的使用在同质异位素的辨别上有很大的优势。
建立了质子转移反应离子阱质谱2003年,Prazeller等首次将离子阱系统应用到PTR-MS技术中,
13]
()。他们指出采用离子阱有两优点:()技术[离子阱的设计方面,离子阱由两个端电极和PTRIT-MS1-
)一个环电极组成,端电极加上千赫兹(电压,环电极上加有射频电压(并形成一个阱电场。漂kHzRF)移管末端所有离子(包括H3O+及各种VO全部注入离子阱内并在阱电场的作用下储存于阱Cs离子)
内。通过逐渐提高环电极的射频电压,离子按质量从小到大的顺序依次被释放出离子阱,再被检测器收。(集检测。相对于累积时间而言离子检测时间相对较短,故其具有高占空比(大于9离子阱提0%)2)/)供了一种串联质谱(分析技术,离子可在离子阱内发生碰撞诱导解离反应,提供更多的离子信MSMS
14]
便于物质的鉴定。这种技术能够辨别有机物的同质异位素。采用三重四级杆滤质器[及线性离子息,
15]阱[也能达到类似离子阱的效果。线性离子阱具有比圆柱形离子阱更好的离子捕获效率,理论上,质[4]
)。子转移反应线性离子阱质谱(检测灵敏度高于PPTR-LIT-MSTRIT-MS1-
尽管离子阱能通过碰撞诱导解离技术实现有机物同质异位素的区分,但它的灵敏度不及四级杆滤质器。W精密设计的具有良好的聚焦、导入功能的四棱镜系统建立了新型的arneke等引入优级泵,
第10期詹雪芳等:质子转移反应质谱用于痕量挥发性有机化合物的在线分析
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016]
(/,并采用了两个阶段数据积累过程,达到5×1的检测灵敏度[已经非常接PTRIT-MS仪,0-1VV)-
近了PTR-QMS的检测灵敏度。PTRIT-MS还具有两个潜在优势:PTRIT-MS仪的漂移管可在较高--17]
。较高的漂的压力下工作从而提高检测灵敏度;离子阱内的质子转移反应可用于同质异位素的区别[
/移管压力会降低E形成的团簇离子可在离子阱内解离,不会造成N的值从而增加了团簇离子的形成,
其它影响。质子亲和势比试剂低的VO而质子亲和势高于试剂的VOCs留在离子阱内,Cs则与试剂离子发生质子转移反应。这种离子阱内的质子转移反应在某种特定的条件下将比碰撞诱导解离更有选择性。
[18]
)。漂Blake首次采用飞行时间质量分析器建立了质子转移反应飞行时间质谱仪(PTR-TOFMS
移管末端的离子首先经棱镜会聚成束后进入背面板与提取栅极之间,此时提取栅极上的电势将迅速发
生改变,而后离子束在电场作用下进入飞行区,在飞行区内自由漂移经反射极反射至微通道板(MCP)检测器。由于离子质量不同,从电场获得的加速度不同。质量小的离子比质量大的离子具有较高的速度,离子按质量从小到大的顺序依次到达MC由此可根据离子到达检测器的时间实现对离子P检测器,的辨别。P在理论上,其不存在质量上限;多通道数据采集系统的使用,TR-TOFMS还具有以下优势:使其能够同时捕获所有质量范围内的离子进入飞行区进行检测,因此在分析混合物方面有很大的优势;反射电极的使用使得TOF具有比QMS高的质量分辨率,PTR-TOFMS能够测量离子的精确质量从,而实现对同质异位素的区分。然而P尽管如此,它的检出TR-TOFMS的检测灵敏度不如PTR-QMS
2
(/限依然可达到1甚至1级。至今,例如I0-9,0-1VV)PTR-TOFMS仪已经商业化,oniconAnaltik公 y
,司生产的P高于8且能以极快的速度完成TR-TOFMS系列:PTR-TOF8000具有高质量分辨率(000)
12
(/;(/)。全谱图扫描,检测限达到1×1小于5×10-1VV)PTR-TOF2000具有较低的检出限(0-1VV)
(/////)由于P采用httwww.trms.comroductstrtofmsindex.htmlTR-TOFMS无检测质量上限、p:ppp
多通道数据采集、高质量分辨率及相对较短的扫描时间,使其广泛用于多组分痕量气体的检测。3.4 PTR-MS的应用
高灵敏度及高准确性等特点,而被广泛用于大气环境PTR-MS因其在检测VOCs方面具有快速、监测、植物学研究、医学研究及食品监控等领域。
19]
。检测到的VO周和季节的变化规律[Filella等采用PTR-MS检测巴塞罗那近郊VOCs随日、Cs
包括甲醛、乙醛、甲醇和异戊二烯等,发现它们的变化规律和光化学反应、气象环境相符合。PTR-MS
,广泛应用于室外大气的测量(包括陆地监测站、轮船及飞机等领域)及城市、地区和室内空气质量检测。(如异戊二烯类、单PTR-MS可用于植物叶片散发出VOCs的检测。植物叶片会散发出多种VOCs
,贴类等)在植物的生理机能方面扮演着重要的角色,如抗高温、抗辐射、抗氧化压力,食草动物阻碍剂,花粉传播吸引剂,抗微生物,植物间沟通线索等等。PTR-MS曾用于阿拉斯加云杉散发VOCs情况的
[1]20],调查[光暗转换瞬间灰杨树散发VO等。Cs的研究2
根据成分之间的差异来区分原料相同而制造过PTR-MS可以检测分析食品散发出VOCs的成分,
程和制造工艺不同的同类食品。v检测了1anRuth等利用PTR-MS和GC-MS,3种品牌的婴儿配方奶
22]
。结果发现,粉[各种奶粉挥发出的VO类型和物理状态的不同而不同,乙醛、丙酮Cs的种类随品牌、
和2品尝专家的感觉分析)相配TR-MS与其它分析手段(-丁酮在多数奶粉中都有很高的比重。通过P合比较,可以找出VO分析结Cs和食品的气味和味道之间的关系。Biasioli等分析了不同橙汁的成分,
[3]
。J果显示,对于专家不能区分的两种橙汁,PTR-MS能够容易地区分开2aksch等比较了臭氧保存与
,一般保存条件下猪肉散发出的VO利用甲硫醚作为指示物质,监测了细菌随时间变化的生长情Cs
24]
。结果发现在臭氧保存条件下测得猪肉散发出VO况[Cs的浓度远低于一般保存条件下VOCs的浓度,说明臭氧可以延长食品的保存时间。
人体散发出的VOPTR-MS技术出现的早期就被用于生理及医学领域的分析和检测,Cs成分可反
25]
。实验发现,映人体的新陈代谢状况。呼吸气中异戊二烯的含量与血液胆固醇水平有关[肾病末期病
26]
。P人呼吸气中异戊二烯含量比正常人高[术后监护病房麻醉剂残留含TR-MS还可用于医院手术室、27]28]
,。量的检测[及医疗器械质量的控制[
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[9]
。传统的检测方法是用Whte等的研究表明PTR-MS可用于火灾调查中侦测是否使用助燃剂2y
活性炭富集事发现场的气体物质,然后带回实验室用GC-MS分析其成分。而采用PTR-MS可现场快
)如芥子气、甲氟膦酸异丙酯速检测助燃剂的存在与否。PTR-MS还有可能用于药物化学武器(CWAs
30]
。研究表明,等的鉴定及定量分析[PTR-MS对这类物质具有高灵敏度检测潜能。
以上简要介绍了P植物学研究、医学研究及食品监控等领域的应用,更详TR-MS在大气环境监测、]。尽的描述可参见文献[1,3,31,32
4 国内研究与进展
中国科学院安徽光学精密机械研究所储焰南研究组在2008年报道了其自行设计研制的PTR-MS/装置。此P得到1×1检出限及3个数量级TR-MS装置结合辉光放电及四级杆质量分析器,0-8(VV)
33]
。利用其自制的P的线性动态范围[结合洗提池技术动态检测了芳香族化合物的亨利常TR-MS仪,34]
。实验表明,数[利用P且利用PTR-MS测量物质的亨利常数是可行及有效的,TR-MS测量物质的亨
利常数比常规方法更为简便快捷。在接下来的工作中,PTR-MS还用于检测爆炸品三过氧化三丙酮
35]
(。P的含量[灵敏度高及不需样品前处理过程而具有现场侦测爆炸TATP)TR-MS因其响应速度快、
//,性物质的潜能。正常的E而当EN值不能使TATP离子化,N值降至50TdTATP将发生离子化产++
,生[若采用NH4作反应试剂则在1TATP+H]00Td下就能使TATP发生离子化产生[TATP++
。P特别是聚氯乙烯(塑料器材中粘合剂环己NH4]TR-MS还用于医疗器械中溶剂使用的控制,PVC)28]
。他们还研制了热解吸萃取质子转移反应质谱仪()酮的超标使用的监测[并用其快速TDEPTR-MS-36]
。检测了一次性医疗器械残留溶剂及杀菌剂[
[37]
)。此技术使得P台湾中央研究院研制了激光解吸质子转移反应质谱(LDPTR-MSTR-MS技-
术突破其原有的检测范围,可检测难挥发性的固体样品。固体样品经激光解吸后进入具有高密度质子给予体的漂移管内发生质子化。L还可使低质子亲和DPTR不仅可检测在MALDI中呈中性的物质,-
势化合物质子化。本实验室提出了一种新型的基于微波诱导等离子体放电的质子转移反应离子化
38]
。在常规使用微波等离子体放电离子化待测物时通常要设法解决水蒸气存在的污染问题。而此源[
新型离子化源正好利用了水分子对微波波段能量的强烈吸收作用,产生具有较高密度的H3O+离子。这是一种无极放电源,无电极放电避免了由电极溅射所产生的“污染”离子获得高纯度H3O+离子,并且延长了电离源的使用寿命。与常用离子源相比,微波诱导等离子体源能够获得更高密度及纯度的并能够提高仪器的检测灵敏度。H3O+离子。高密度的H3O+离子能够获得高密度的产物离子RH+,
()除此之外,此电离源还具有以下特点:工作功率低,一般可在几瓦至几十瓦条件下工作,能量消耗小;1()所选的微波诱导等离子体电离源结构简单且具可拆卸性,可以在不破坏系统真空度的条件下进行拆2
()卸与安装,拆卸安装过程简单、方便;此微波诱导等离子体电离源体积小,重量轻且工作效率高,在实3现现场在线监测及仪器小型化方面具有很大的优势。本文所指的微波诱导等离子体源既包括了金钦汉
38]
,。教授所提出的微波等离子体炬(还包括了谐振腔式等各种的微波诱导等离子体源形式[MPT)
5 结论与展望
高灵敏度、简捷的定性定量分析技术,主要用于VOPTR-MS是一种快速、Cs的检测。近年来,
39]40]
,,二阶段质子化方式的设计[反应试剂可转换技术[三重串联四级杆、离子阱、PTR-MS发展迅速,
飞行时间质量分析器的采用,以及与GC的联用为PTR-MS技术提供了多种同质异位素辨别方法。膜进样技术、水溶液直接进样、平衡器进样及LDPTR-MS的研制使PTR-MS突破其原先只能检测气体-样品的限制,可应用于液体和固体样品的检测。但其在液体、固体样品的检测应用还处于起步阶段,仍需进一步完善。随着P它将更广泛应用于环境监测、植物学研究、医药及医学诊TR-MS技术的发展,断、食品质量控制等领域。
第10期詹雪芳等:质子转移反应质谱用于痕量挥发性有机化合物的在线分析
1617
Reference
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ProtonTransferReactionassSectrometrfor -M py
lineAnalsisofTraceVolatileOranicComoundsOn- ygp
1*12
ZHANXueFanDUAN Yiian g,g--X
1
()ColleeoChemistrResearch CenteroAnalticalInstrumentation2,Sichuan UniversitChendu610064 gf y,f yy,g
,
AbstractrotontransferreactionmasssectrometrPTR-MS)isatechniuedeveloedalmost P py(qp
)exclusivelforthedetectionofvolatileoraniccomounds(VOCs.BusinH3O+asthereactin ygpygg ,transferreactionwithaccetorVOCscanbeobtained.Mostofthecommonaentrotonroton pgpp
,,inoranicconstituentsofairossessrotonaffinitieslowerthanthatofH2Oandthereforecannot gpp,reactwithH3O+.ConseuentlPTR-MScanbeusedtodetecttraceVOCsintheenvironmentat qyconditionswithoutinterferencefromair.Comaredtoaschromatorahasssecatmosheric pggpypp-m-
),,trometrGC-MSPTR-MShassomesinificantadvantaessuchasfastresonsetimehihsensi y(ggpg-,,a,tivitabsolutemeasurementsndsimleforsamlesthusmakinittherearationreferred yppgppp
forVOCdetection.Inthisreview,webrieflintroducedtherincilesandaaratusofPTRmethod -ppypp ,MS.MoreoverwealsodiscussedthedevelomentofPTR-MS,withsecialfocusondomesticPTR -pp
,MS,andavesometicalexamlealicationsofPTR-MSinthefieldsofenvironmentalscience gypppp,foodandmedicaldianostics. g
;M;V;KewordsrotontransferreactionasssectrometrolatileoraniccomoundsReview P pygpy
()Received1Jul2011;acceted20Auust2011 ypg
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