提高离子迁移谱性能的双效应Tyndall-Powell门控方法研究

作     者：张根伟 杨其穆 徐一仟 杨杰 潘慢慢 蒋丹丹 陈创 ZHANG Gen-Wei;YANG Qi-Mu;XU Yi-Qian;YANG Jie;PAN Man-Man;JIANG Dan-Dan;CHEN Chuang

作者机构：国民核生化灾害防护国家重点实验室 中国科学院大连化学物理研究所仪器分析化学研究室 

出 版 物：《分析化学》 (Chinese Journal of Analytical Chemistry)

年 卷 期：2024年第52卷第8期

页      面：1172-1181页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(Nos.21974141,22027804) 辽宁省自然科学基金项目(Nos.2022-MS-016,2022-MS-019) 国民核生化灾害防护国家重点实验室科研基金项目(No.SKLNBC2021-16) 大连化物所创新研究基金项目(Nos.DICPI202141,DICPI202422)资助~~ 

主　　题：离子迁移谱 双平行栅离子门 迁移率歧视 离子团时域压缩 综合门控效能 

摘      要：离子迁移谱（Ion mobility spectrometry, IMS）检测速度快、灵敏度高、可便携，在化学毒剂、爆炸物、毒品和环境污染物等现场检测中发挥了重要作用。离子门作为IMS的关键部件，其向迁移区内注入离子团的离子数和时间宽度直接影响检测灵敏度和分辨能力。本研究采用Tyndall-Powell离子门（TPG）双平行栅结构可有效隔离电离区、离子门区和迁移区电场并独立调控的优势，发展了一种可以使迁移率歧视消除与离子团时域压缩同步增强的双效应TPG门控方法，提升了IMS的性能。搭建了TPG-IMS平台，考察了双效应TPG门控方法的离子门开门时间、离子门穿透电压和离子注入电压等参数对IMS信号强度和分辨能力的影响。结果表明，采用双效应TPG门控方法检测磷酸二乙酯（Diethyl phosphonate, DEP）和甲基磷酸二乙酯（Diethyl methylphosphonate, DEMP）混合样品，可以使迁移率（K0）较小的（DEP）2H+和（DEP·DEMP）H+的离子峰强度分别提升18和45倍，并保持分辨能力为～90，实现综合门控效能的提升；DEP的检出限从4 ppb (10–9)降至235 ppt (10–12), DEMP的检出限从5 ppb降至156 ppt。此门控方法仅调控TPG紧邻迁移区栅极的电势，无需改变迁移管结构，便于在现有商品化仪器上推广应用。