(完整word版)APCI和ESI电离源的区别
APCI和ESI电离源的区别
APCI源和ESI源APCI 和ESI 都是API源中两种离子化方法：ESI 为电喷雾，即样品先带电再喷雾，带电液滴在去溶剂化过程中形成样品离子，从而被检测。
APCI 为大气压力化学电离源，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，在高压电弧中，样品被电离，然后去溶剂化形成离子，最后检测。
1）原理上：APCI利用电晕放电离子化，气相离子化。
ESI利用离子蒸发，液相离子化。
2）适用范围：APCI 使用于中等极性，小分子化合物，且具有一定的挥发性。
而ESI 使用于极性化合物和生物大分子。
3）多电荷：APCI不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析大分子。
ESI 能生成一系列多电荷离子，特别适用于蛋白，多肽类等生物分子。
ESI主要用于极性、大分子有机物，APCI一般用于弱极性、小分子有机物。
ESI易形成多电荷离子，因而可测大分子。
APCI主要产生单电荷离子，限于四极杆的质量分析范围，一般测定分子量低于1000的有机物。
ESI 除与四极杆、离子阱匹配外，也可配合TOF、FTICR用于生物大分子的研究。
APCI应用范围较窄，常见如某些环境污染物检测、甘油三酯检测等，一定程度上互补了ESI的应用。
ESI 的软电离程度较APCI 的还小，但其应用范围较APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题，但是APCI还是不能解决所有ESI 解决不了的问题。
电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。
电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。
这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。
根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da以上的蛋白质。
大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。
有些分析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补充。
大气压化学电离源的特点
大气压化学电离源的特点
大气压化学电离源（APCI）的特点主要包括以下几点：
1. 广泛的电离范围：大气压化学电离源能够分析各种不同性质的化合物，尤其是中等极性的化合物。
对于一些由于结构和极性原因导致用其他电离方法（如ESI）不能产生足够强离子的化合物，APCI可以增加离子产率，可以视为ESI的一种补充。
2. 高灵敏度和高选择性：APCI具有高灵敏度和高选择性的特点，能够直接观察到产物分子的质谱，且不存在多电荷离子产物导致信号重叠和质谱分辨率降低的问题。
3. 适用于分析有良好热稳定性和低质子亲和力的弱极性化合物：APCI必须使样品汽化，因此适用于分析这类化合物。
4. 适应较高的流速：在流动相流速方面，APCI可以适应比其他电离方法更高的流速。
5. 结构信息有限：由于APCI产生的碎片离子很少，因此它提供的结构信息有限。
6. 不适合分析生物大分子：APCI不适合分析生物大分子，因为它不能产生一系列的多电荷离子。
总的来说，大气压化学电离源是一种强大且灵活的分析工具，在生物和环境化学领域中是一种标准分析技术。
如需了解更多关于APCI的特点，建议查阅质谱仪相关的文献或书籍。
气质离子源种类
气质离子源种类1.引言气质离子源是一种能够将物质分子或原子转化为离子的装置，它可以广泛应用于质谱分析、界面化学等领域中。
根据电场结构的不同，气质离子源可分为电喷雾离子源、大气压化学电离离子源、电子喷雾离子源、大气压电喷雾离子源等多种类型。
本文将对各种气质离子源进行介绍和探讨。
2.电喷雾离子源电喷雾离子源（electrospray ionization source）又称为ESI 源，它是一种广泛应用于生物分子和高分子质谱分析的离子源。
电喷雾离子源通过高电场下让样品中的分子或化合物在液体环境中形成带电的液滴，接着再在亚大气压下将其蒸发，并生成气态中性分子，通过进一步的离化，得到所需的分子离子。
这种离子源可以用于单质和小到大到重量数百万的多肽蛋白、寡糖和核酸等的纯化和鉴定。
3.大气压化学电离离子源大气压化学电离离子源（atmospheric pressure chemical ionization source），简称APCI源，是一种离子源，可用于对非极性或脂溶性化合物进行分析。
它是由大气压下的射流和反离子源构成的，通过化学反应（多数情况下是质子转移）将样品化合物发生离化，并在射流中生成离子。
这种离子源在生物及医药领域和化学物质分析中具有广泛应用，能用于检测食品污染物、药物代谢产物、有机物纯度和结构等。
4.电子喷雾离子源电子喷雾离子源（electron spray ionization source），简称ESSI源，是最常用的质谱离子源之一，可将不带电的化合物转化为带电的离子，从而进行质谱分析。
它主要使用电子碰撞失去电子的恒定电子激发能力，将一定能量的电子传递给分子或原子，使其形成离子，并通常与四极杆质谱仪或峰顶气相色谱（GC-MS）联用。
这种离子源由于具有高分辨率、高稳定性、高重复性等有点，已经成为现代质谱分析的核心技术之一。
5.大气压电喷雾离子源大气压电喷雾离子源（atmospheric pressure electrospray ionization source），又称AP-ESI源，是一种新型的质谱离子源，主要用于组合物质分析。
质谱主要的几种电离方式及离子源介绍
质谱主要的几种电离方式及离子源介绍质谱仪之间分类一般是按质量分析器来分，如通常我们所说的飞行时间质谱或者四级杆质谱等，但同一台质谱仪可以配几种离子源，如通常GC-MS会配电子轰击电离源（EI）和化学电离源（CI），本文就详细说下质谱主要的几种电离方式及离子源。
样品在离子源中电离成离子，比较常用的离子源有与GC串联的电子轰击电离源（EI）和化学电离源（CI），与LC串联质谱常用电喷雾离子化(ESI)、大气压化学电离(APCI)、大气压光电离(APPI)，以及基质辅助光解吸离子化（MALDI）等等。
1、电轰击电离（EI）一定能量的电子直接作用于样品分子，使其电离，且效率高，有助于质谱仪获得高灵敏度和高分辨率。
有机化合物电离能为10eV左右，50-100eV时，大多数分子电离界面最大。
70eV能量时，得到丰富的指纹图谱，灵敏度接近最大。
适当降低电离能，可得到较强的分子离子信号，某些情况有助于定性。
2、化学电离（CI）电子轰击的缺陷是分子离子信号变得很弱，甚至检测不到。
化学电离引入大量试剂气，使样品分子与电离离子不直接作用，利用活性反应离子实现电离，其反应热效应可能较低，使分子离子的碎裂少于电子轰击电离。
商用质谱仪一般采用组合EI/CI离子源。
试剂气一般采用甲烷气，也有N2,CO,Ar或混合气等。
试剂气的分压不同会使反应离子的强度发生变化，所以一般源压为0.5-1.0Torr。
3、大气压化学电离（APCI）在大气压下，化学电离反应速率更大，效率更高，能够产生丰富的离子。
通过一定手段将大气压力下产生的离子转移至高真空处（质量分析器中）。
早期为Ni63辐射电离离子源，另一种设计是电晕放电电离，允许载气流速达9L/S。
需要采取减少源壁吸附和溶剂分子干扰。
4、二次离子质谱（FAB/LSIMS）在材料分析上，人们利用高能量初级粒子轰击表面（涂有样品的金属钯），再对由此产生的二次离子进行质谱分析。
主要有快原子轰击（F AB）和液体二次离子质谱（LSIMS）两种电离技术,分别采用原子束和离子束作为高能量初级粒子。
软电离的离子源
软电离的离子源
软电离的离子源是一种将分子或原子离子化的技术，常用于质谱仪中的离子源。
软电离的离子源通常包括电子轰击离子源（EI）、化学电离离子源（CI）、电喷雾离子源（ESI）、大气压化学电离离子源（APCI）和基质辅助激光解吸/电离离子源（MALDI）等。
其中，电子轰击离子源（EI）是最常用的离子源之一。
在EI离子源中，分子通过电子轰击被离子化。
当高能电子轰击分子时，分子中的化学键被断裂，产生自由基和离子。
自由基和离子随后可以通过碰撞和其他反应形成稳定的离子。
化学电离离子源（CI）则是利用化学反应将分子转化为离子。
在CI离子源中，分子通过与离子化试剂反应而被离子化。
离子化试剂可以是电子供体或电子受体，它们与分子反应后可以形成带正电荷或负电荷的离子。
电喷雾离子源（ESI）则是将液体样品通过高压电场喷雾成微小液滴，然后在液滴表面发生电离。
ESI离子源通常用于分析高分子化合物和生物分子等复杂的样品。
大气压化学电离离子源（APCI）则是在大气压下将分子通过化学反应转化为离子。
在APCI离子源中，分子与离子化试剂反应形成离子和自由基，自由基随后可以与其他分子碰撞形成稳定的离子。
基质辅助激光解吸/电离离子源（MALDI）则是将分子与基质分子结合后，在激光场中解离离子。
MALDI离子源常用于分析生物分子，如蛋白质、肽和DNA等。
EI-APCI
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步骤 4－从溶液中解吸离子
当液滴的场强超过分析物在溶液中的溶解能时，离子解吸进入气相。
离子蒸发
带电残余物
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步骤 4－离子蒸发 （ IEM ） 机理
场强(Ec)超过离子在溶液中的溶解能 (DGsol) Ec > DGsol DGsol 亲水性 > DGsol 疏水性（溶剂选择）
DGsol [M]+ > DGsol [M+(H2O)n]+
N4++H2O H2O + + 2N2 H2O + + H2O H3O+ + OH
H3O+ + M [M+H]+ + H2O
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对正离子检测，由于离子对的形成，使溶液或气相中的离子的中和
[M+H]+ + AA = B, S, P A= 甲酸盐 乙酸盐
[M+H + A]o 有利的于中性产品 有利于带电物质
离子对强度： B,S,P > 三氟乙酸 > 乙酸盐，甲酸盐
B,S,P = 硼酸盐，硫酸盐，磷酸盐
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对电喷雾使用典型缓冲液产生离子中的问题－离子对 的形成
DGsol 大分子 > DGsol 小分子
(产生簇)
IEM 适用于分子量 < 3500
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步骤 4－产生离子－电荷残留 （ CRM ） 机理
当 DGsol
> Ec，Rayleigh分裂使大分子去溶剂
离子留在液滴里，而分子上电荷取决于液滴上的电荷 CRM适用于分子量 > 3500
离子源种类
离子源种类离子源是用于产生离子束的装置，广泛应用于质谱仪、离子注入、表面处理等领域。
根据离子源的工作原理和结构特点，可以将离子源分为多种不同类型。
本文将介绍几种常见的离子源种类及其特点。
1. 电子冲击离子源（EI）：电子冲击离子源是质谱仪中最常用的离子源之一。
它通过电子束轰击样品分子，使之电离产生离子。
电子冲击离子源具有离子产量高、离子化效率高、适用于大多数有机化合物等优点。
然而，由于电子冲击会破坏样品分子的结构，因此对于热稳定性较差的化合物，电子冲击离子源并不适用。
2. 化学电离离子源（CI）：化学电离离子源是一种通过化学反应产生离子的离子源。
它利用离子化试剂与样品分子发生化学反应，生成离子。
化学电离离子源适用于热稳定性较差的化合物，具有选择性较好的特点。
然而，由于化学反应的复杂性，化学电离离子源的离子产量较低。
3. 电喷雾离子源（ESI）：电喷雾离子源是一种利用电场作用将液体样品中的分子电离产生离子的离子源。
它适用于生物大分子等热不稳定的化合物。
电喷雾离子源具有离子产量高、离子化效率高的特点。
但是，由于液体样品的引入，电喷雾离子源对于溶剂的纯度要求较高。
4. 电子喷射离子源（EI）：电子喷射离子源是一种通过高能电子轰击气体产生离子的离子源。
它适用于产生高能量的离子束，常用于等离子体物理研究、离子注入等领域。
电子喷射离子源具有产生高能量离子的能力，但对于样品的热稳定性要求较高。
5. 金属离子源：金属离子源是一种通过电子束或激光轰击固体金属产生离子的离子源。
它适用于产生金属离子束，常用于表面处理、材料分析等领域。
金属离子源具有离子产量高、稳定性好的特点，但对于不同金属的离子产量和能量分布有一定差异。
总结：离子源是产生离子束的关键装置，不同类型的离子源适用于不同的应用领域。
电子冲击离子源适用于大多数有机化合物，化学电离离子源适用于热稳定性较差的化合物，电喷雾离子源适用于生物大分子等热不稳定的化合物，电子喷射离子源适用于产生高能量离子束，金属离子源适用于产生金属离子束。
apci电离源的工作原理
apci电离源的工作原理
APCI（Atmospheric Pressure Chemical Ionization）电离源是一
种常用的液相质谱分析技术中的电离源。
其工作原理如下：
1. 气体分子化：在APCI电离源中，进样的液体样品首先通过
一个高压雾化器喷雾成微细液滴。
这些液滴经过干燥装置，使得液滴中的溶剂迅速蒸发，将被分析的化合物转变为气态分子。
2. 气体离化：蒸发的气态分子进入电离源的离化室中，与高压电离针产生电离。
在离子化过程中，通常使用离子源中的放电针，产生一个高电压电场，使得其周围的空气分子发生崩解，生成电子和离子对。
3. 生成离子：由于高电压电场的作用，气态分子会被电离为正离子和负离子。
正离子和负离子通过碰撞与周围的分析气体分子发生反应，形成稳定的分子离子。
这些分子离子可以代表样品中的目标化合物。
4. 传输离子：离子化的目标化合物被加速并送入质谱仪中的质量分析器。
质谱仪中的磁场和电场作用下，离子将按照其质荷比（m/z）比例进入不同的离子检测器，形成质谱图。
值得注意的是，APCI电离源适用于较极性和非极性化合物的
分析。
对于较易挥发和极性的化合物，常常采用ESI （Electrospray Ionization）电离源。
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APCI源和ESI源
APCI 和ESI 都是API源中两种离子化方法：
ESI 为电喷雾，即样品先带电再喷雾，带电液滴在去溶剂化过程中形成样品离子，从而被检测。
APCI 为大气压力化学电离源，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，在高压电弧中，样品被电离，然后去溶剂化形成离子，最后检测。
1）原理上：APCI利用电晕放电离子化，气相离子化。
ESI利用离子蒸发，液相离子化。
2）适用范围：APCI 使用于中等极性，小分子化合物，且具有一定的挥发性。
而ESI 使用于极性化合物和生物大分子。
3）多电荷：APCI不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析大分子。
ESI 能生成一系列多电荷离子，特别适用于蛋白，多肽类等生物分子。
ESI主要用于极性、大分子有机物，APCI一般用于弱极性、小分子有机物。
ESI易形成多电荷离子，因而可测大分子。
APCI主要产生单电荷离子，限于四极杆的质量分析范围，一般测定分子量低于1000的有机物。
ESI 除与四极杆、离子阱匹配外，也可配合TOF、FTICR用于生物大分子的研究。
APCI应用范围较窄，常见如某些环境污染物检测、甘油三酯检测等，一定程度上互补了ESI的应用。
ESI 的软电离程度较APCI 的还小，但其应用范围较APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题，但是APCI还是不能解决所有ESI 解决不了的问题。
电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。
电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。
这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。
根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da以上的蛋白质。
大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。
有些分析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补充。
APCI 主要产生的是单电荷离子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。
用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子。
APCI与ESI源都能分析许多样品，而且灵敏度相似，很难说出哪一种更合适。
同时至今没有一个确切的准则判断何时使用某一种电离方式更好。
但是通常认为电喷雾有利于分析生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。
APCI源不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析生物大分子。
而ESI源由于它能产生一系列的多电荷离子，特别适合于蛋白质，多肽类的生物分子。
ESI和APCI共同点:
1、使用高电压元件和雾化气喷雾法产生离子
2、通常产生(M+H)+或(M-H)-等准分子离子
3、产生极少的碎片，但可以控制产生结构碎片
４、非常灵敏的电离技术。
不同点:
1、生成离子的方式不同，ESI：液相离子化；APCI：气相离子化
2、样品兼容性
ESI：极性化合物和生物大分子
APCI：非极性，小分子化合物（相对ESI而言）且有一定挥发性3、流速兼容性
ESI：0.001到1ml/min
APCI：0.2到2ml/min
4、ESI的适用范围要远远大于APCI
ESI的优点与缺点
(1) 优点
1.分子量确认
2,适合于挥发及不挥发的溶质
3.适合于离子化及极性的溶质
4.好的灵敏度
5.高分子量测定
6.适合于毛细管色谱
(2) 缺点
1.相对较低的LC流速。
2.在溶液中必须离子化。
3.在高盐条件下会发生离子抑制。
4.产生加和离子影响结果。
5.有限的结构信息。
APCI优点∶
1.利用所得到[M+1]+及[M-1]–进行分子量确认
2.源参数调整简单，容易使用
3.耐受性好，喷雾器及针的位置不关键
4.LC流速可达2.0ml/min
5.好的灵敏度
缺点：
1.有限的结构信息
2.易发生热裂解
3.低质量时化学噪声大
4.不适合做分子量大于1000的化合物。