飞行时间质谱分析技术的发展
飞行时间质谱
飞行时间质谱技术及发展前言：质谱分析是现代物理与化学领域使用的极为重要的工具。
目前日益广泛的应用于原子能，石油以及化工，电子，医药等工业生产部门，农业科学研究部门及物理电子与粒子物理，地质学，有机，生物，无机，临床化学，考古，环境监测，空间探索等领域[1]。
飞行时间质谱飞行时间质谱仪较其他质谱仪具有灵敏度好、分辨率高、分析速度快、质量检测上限只受离子检测器限制等优点，再配合电喷雾离子源基体辅助激光解析离子源[2]大气压化学电离源等离子源，使之成为当今最有发展前景的质谱仪。
飞行时间质谱已用于研究许多国际最前沿的热点问题，是基因及基因组学、蛋白质及蛋白质组学、生物化学、医药学以及病毒学等领域中不可替代的有力工具，例如肽和蛋白分析、细菌分析、药物的裂解研究以及病毒检测。
特别是在大通量、分析速度要求快的生物大分子分析中，飞行时间质谱成为唯一可以实现的分析手段，例如与激光离子源联用或作为二维气相色谱的检测器等。
本文将介绍飞行时间质谱的基本原理、技术及仪器的发展历程。
力求对该仪器技术有一个较清楚的认识，并对今后相关的研究工作提供建设性帮助。
1.飞行时间质谱的工作原理：TOF-MS分析方法的原理非常简单。
这种质谱仪的质量分析器是一个离子漂移管。
样品在离子源中离子化后即被电场加速，由离子源产生的离子加速后进入无场漂移管，并以恒定速度飞向离子接收器，假设离子在电场方向上初始位移和初速度都为零，所带电荷数为q，质量数为m, 加速电场的电势差为V, 则加速后其动能应为：m v2 / 2= qe V其中，v 为离子在电场方向上的速度。
离子以此速度穿过负极板上的栅条，飞向检测器。
离子从负极板到达检测器的飞行时间t，就是TOFMS 进行质量分析的判据。
在传统的线性TOFMS，离子沿直线飞行到达检测器；而在反射型TOFMS 中，离子经过多电极组成的反射器后反向飞行到达检测器，后者在分辨率方面优于前者。
2.飞行时间质谱的发展：由于存在初始能量分散的问题，提高飞行时间质谱分辨率一直是研究者和仪器制造上努力的目标。
质谱基础知识飞行时间质谱仪原理及应用
飞行时间质谱仪能够检测食品中的营养成分和功能成分，为食品的 营养评价和功能研究提供依据。
04
质谱技术的发展趋势
高灵敏度质谱技术的发展
灵敏度提升
随着技术的不断进步，质谱仪的 灵敏度不断提高，能够检测到更 低浓度的物质，为痕量物质的分 析提供了可能。
选择性增强
高灵敏度质谱技术通过改进离子 化方法和分离技术，提高了对复 杂样品的选择性，降低了干扰物 质的影响。
质谱的应用领域
01
02
03
04
生物医药
用于蛋白质、核酸等生物大分 子的检测和鉴定。
环境监测
检测空气、水体中的有害物质 和污染物。
食品安全
检测食品中的添加剂、农药残 留等。
化学分析
对有机化合物进行定性和定量 分析，用于化学反应机理研究
等。
02
飞行时间质谱仪原理
飞行时间质谱仪的结构
电离源
用于将样品分子转化为带电离 子，常见电离源有电子轰击、 化学电离、电喷雾等。
飞行管
离子在其中进行无散射的飞行 ，通常由真空密封的管子组成 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
进样系统
用于将样品引入质谱仪中，通 常采用气相色谱或直接进样方 式。
加速电场
用于加速离子，使其获得足够 的能量进入飞行管。
检测器
用于检测到达终端的离子，通 常采用电子倍增器或微通道板 。
飞行时间质谱仪的工作原理
01
02
03
04
进样系统将样品引入电离源， 电离源将样品分子转化为带电
在化学领域的应用
在化学领域，质谱技术用于研究化合物的结构、组成、反应机理等，可以用于合成路线的确定、反应条件的优化等。
全二维气相色谱飞行时间质谱技术原理
全二维气相色谱飞行时间质谱技术原理1. 引言全二维气相色谱飞行时间质谱技术（GC×GC-TOFMS）是一种高效的分析方法，结合了气相色谱和飞行时间质谱两种技术的优势，能够实现对复杂混合物的高分辨率分析和定性定量分析。
今天，我们将深入探讨GC×GC-TOFMS技术的原理和应用。
2. 气相色谱技术概述气相色谱是一种在气相或者液体固定相中通过分离技术来分离混合物的方法。
它包括样品的进样、色谱柱分离、检测器检测和数据分析等步骤。
传统的气相色谱技术在分辨率和分离能力上存在一定的局限性，很难有效地对复杂混合物进行分析。
3. 全二维气相色谱技术原理全二维气相色谱技术通过将两个不同极性或者化学性质的色谱柱连接在一起，从而实现了对样品的二次分离。
这种技术可以明显提高气相色谱的分辨率和分离能力，有利于对复杂混合物进行分析。
而飞行时间质谱技术则是通过飞行时间仪器将分子根据其质荷比进行高效、灵敏的检测，为气相色谱提供了极高的检测灵敏度和分析速度。
4. GC×GC-TOFMS的工作流程GC×GC-TOFMS技术的工作流程包括样品进样、一维色谱柱分离、样品进入二维色谱柱进行再分离、分离后的物质进入飞行时间质谱进行检测和数据分析等步骤。
通过这种流程，我们可以获得样品的高效分离和高灵敏度检测的结果，为后续的数据解析和结构鉴定提供了有力的支持。
5. 应用领域GC×GC-TOFMS技术在环境监测、食品安全、化学品分析等领域有着广泛的应用。
它可以对土壤中的多种有机污染物进行快速、高效的分析，有助于监测环境的污染情况；在食品安全领域，可以对食品中的农药残留、重金属等有害物质进行快速鉴定和定量分析。
6. 总结和展望GC×GC-TOFMS技术作为一种高效、灵敏的分析方法，具有广阔的应用前景。
它不仅可以对复杂混合物进行高效分析，还可以为化学品的结构鉴定提供强有力的支持。
未来，随着仪器技术的不断提高和分析方法的不断完善，GC×GC-TOFMS技术将在更多领域发挥重要作用。
质谱基础知识-飞行时间质谱仪原理及应用 PPT
直线式VS反射式
直线型飞行时间质谱仪的 主要缺点：分辨率低。
离子初始能量不同，使得 具有相同质荷比的离子达 到检测器的时间有一定分 布，造成分辨能力下降。
改进的方法
在线性检测器前面的加上 一组静电场反射镜，将自 由飞行中的离子反推回去， 初始能量大的离子由于初 始速度快，进入静电场反 射镜的距离长，返回时的 路程也就长，初始能量小 的离子返回时的路程短， 这样就会在返回路程的一 定位置聚焦，从而改善了 仪器的分辨能力。
质量精度（mass accuracy）：衡量质谱仪器测量物质 成分的准确度；ppm
质量范围（mass range ）：质谱仪器测量物质成分的 质量大小范围；1~ ∞
灵敏度（sensitivity）：质谱仪器所能测量物质成分 的最低含量；单分子检测
飞行时间质谱仪TOF-MS的构成
离子源：
电喷雾电离源（ESI）
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
飞行时间质谱仪TOF-MS的构成
质量分析器
TOF-MS分辨率低的原因
时间分散 空间分散 能量分散
改进方法
脉冲电离 离子延迟引出 反射器技术
目前, TOF -MS大都装有反射器,使离子 经过多电极组成的反射器后沿V型或W 型路线飞行到达检测器,使得分辨率可 达20 000 以上, 最高检测质量可超过 300 000 Da,且具有很高的灵敏度。
+ +
++ + ++
+
+++ +++
+++ +++
+
质子转移反应飞行时间质谱仪原理
质子转移反应飞行时间质谱仪原理
质子转移反应飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）是一种高灵敏度
的质谱仪，用于气相和气溶胶中挥发性有机化合物（VOCs）的分析。
它的工作原理基于质子转移反应（PTR）和飞行时间（TOF）技术。
首先，让我们来看看质子转移反应（PTR）的原理。
在PTR-
TOF-MS中，样品气体通常与H3O+（氢氧根离子）接触，形成离子化
的分子。
这些离子化的分子具有不同的质荷比，它们通过电场加速
器进入飞行时间部分。
接下来是飞行时间（TOF）部分的原理。
一旦分子离子化并加速，它们进入飞行管道，其中它们在电场的作用下以不同的速度飞行。
根据飞行时间和离子质荷比的关系，可以确定分子的质量。
通过测
量到达检测器的时间，可以计算出分子的飞行时间，从而确定其质量。
PTR-TOF-MS的工作原理可以帮助科学家快速、准确地分析复杂
的气味和气味混合物，例如大气中的挥发性有机化合物、生物质燃
烧产物和环境挥发性有机化合物等。
这种技术在环境监测、生物地
球化学、大气化学等领域具有重要的应用价值。
总的来说，PTR-TOF-MS利用质子转移反应和飞行时间技术，能够快速、高灵敏地分析气相和气溶胶中的挥发性有机化合物，为环境科学和相关领域的研究提供了重要的分析工具。
全二维气相色谱-飞行时间质谱
全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOFMS）是一种高级别的分析技术，结合了气相色谱和飞行时间质谱两种技术的优势，能够在分析复杂样品时提供卓越的性能。
本文将以从简到繁的方式探讨GC×GC-TOFMS技术，并深入分析其原理、应用和发展趋势。
一、GC×GC-TOFMS的原理GC×GC-TOFMS技术是基于气相色谱的分离原理，通过两个不同极性的柱子进行样品分离，再结合飞行时间质谱的高分辨率和灵敏度，实现对复杂混合物的高效分析。
其分离原理相比传统气相色谱更为细致，能够有效分离样品中的成分，提高分析的准确性和可靠性。
二、GC×GC-TOFMS的应用在化学、环境、生物等领域，GC×GC-TOFMS技术被广泛应用于样品分析和化合物鉴定。
在环境监测中，可以用于检测水、土壤、大气中的有机污染物，分析食品中的添加剂和残留物；在药物研发中，可以用于药物代谢产物的分析和生物标志物的鉴定等。
三、GC×GC-TOFMS的发展趋势随着科学技术的不断发展，GC×GC-TOFMS的分辨率、灵敏度和稳定性将不断提高，应用领域也将不断拓展。
未来，GC×GC-TOFMS有望在食品安全监测、生命科学研究、新能源开发等领域发挥更加重要的作用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
总结回顾：GC×GC-TOFMS作为一种先进的分析技术，在化学和生命科学领域具有广阔的应用前景。
其原理简单而深刻，应用广泛而重要，发展迅速而稳健。
通过对GC×GC-TOFMS的深入研究和应用，我们可以更全面、深刻地了解样品的成分和结构，为科学研究和工程实践提供有力支持。
个人观点：在我看来，GC×GC-TOFMS技术不仅是一种分析工具，更是一种思维方式和方法论。
它的应用能够拓展我们对复杂系统的认知，促进科学领域的跨学科交叉和融合。
我对GC×GC-TOFMS技术的前景充满信心，并期待它在更多领域展现出新的价值和意义。
飞行时间质谱发展历史
飞行时间质谱仪的发展史
飞行时间质谱仪的发展史可以追溯到20世纪初。
1906年，J.J.Thomson 使用阴极射线管测得电子质核比获得诺贝尔物理学奖。
在1912年，他设计了质谱仪的前身，发现了氖同位素。
1920年，F.W.Aston设计出第一台速度聚焦式质谱仪。
1934年，J.Mattauch发明了第一个磁场双聚焦质谱仪。
1946年，W.Stephens首次发明了时间飞行质谱仪（TOF,Time of Flight）。
1948年，A1E1Cameron和D1F1Eggers研制出世界上第一台飞行时间质谱仪实验样机，其直线飞行管长达10m，分辨率却不到5。
飞行时间质谱有两种飞行模式：平行飞行模式和垂直飞行模式。
在现代质谱产品中，大都已经采用垂直飞行模式。
尤其在大气化学领域，美国的科研团队以质谱仪为主，欧洲则以测量粒径的仪器为主。
飞行时间质谱甲基化 科研服务
飞行时间质谱甲基化科研服务飞行时间质谱是一种高效、灵敏的分析技术，广泛应用于生命科学、环境监测、药物研发等领域。
而甲基化作为一种重要的生物标记，在基因表达调控、疾病发生发展等方面具有重要意义。
飞行时间质谱在甲基化研究中的应用备受关注。
甲基化是DNA和RNA分子上的一种化学修饰，它通常发生在胞嘧啶（C）残基上，包括DNA的CpG岛和非CpG岛、RNA中的嘧啶核衍生部位等。
甲基化修饰在细胞的基因表达、染色质稳定性、基因组印记、疾病发生发展等生物学过程中发挥着重要作用，因此对甲基化的研究成为当前生物医学领域的热点之一。
飞行时间质谱作为一种能够快速、准确分析生物大分子的技术，为甲基化研究提供了新的可能。
飞行时间质谱具有高分辨率和高灵敏度的特点，可以精确地定量分析DNA和RNA中的甲基化水平。
飞行时间质谱可以结合不同的前处理方法，对样品进行高效的富集和分离，从而提高甲基化位点的检测灵敏度和覆盖范围。
飞行时间质谱还可以与其他生物信息学技术相结合，实现全基因组的甲基化图谱绘制和差异分析，为研究者提供更加全面的信息。
在甲基化研究中，科研服务评台扮演着重要角色。
科研服务评台可以为科研人员提供飞行时间质谱技术的培训和交流，帮助他们快速掌握这一技术。
科研服务评台还可以提供飞行时间质谱仪器的共享使用，为科研人员提供更便捷的分析服务。
科研服务评台还可以针对甲基化研究的特点，提供专业的样品前处理和数据分析服务，帮助科研人员更好地开展甲基化研究工作。
飞行时间质谱在甲基化研究中具有重要的应用前景，科研服务评台可以为科研人员提供全方位的技术支持和服务，促进甲基化研究的深入开展，推动生物医学领域的发展。
希望未来能有更多的科研服务评台关注飞行时间质谱甲基化研究，为科研人员提供更加优质和专业的支持。
飞行时间质谱甲基化分析的应用范围日益扩大，对该领域的科研服务需求也在不断增加。
在以往的甲基化研究中，科研人员主要关注于单个基因或者基因组某些特定区域的甲基化水平，以及甲基化在特定疾病或生理过程中的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
体样品的重离子轰击 等离子体解吸（ＰＤＭＳ）及二次离 子质谱（ＳＩＭＳ）属于此列 目前脉冲激光技术应用最广 包括激光解吸（ＬＤ） 共振激光离子化（ＲＩ） 共振加强单／ 多光子离子化 ＲＥＳ／ＭＰＩ 以及生化分析中常用的基质 辅助激光解吸（ＭＡＬＤＩ））等 适用于不同样品的分析 例 如共振激光离子化可用于痕量金属元素的分析［ ３ ］ ＲＥＭＰＩ 则擅长复杂有机物的选择性离子化［４－５］ ＭＡＬＤＩ 的优点在于 １ 可获得高的灵敏度 甚至能检测到离子 化区的几个原子 ２ 对于热不稳定的生物大分子可实 现无碎片离子化 ３ 对固体 液体表面分析 可以很好 地控制离子化的位置或深度 分析时间大大缩短 ＭＡＬＤＩ ＴＯＦＭＳ［６－７］已经成为基因组学和蛋白组研究的 重要手段 日本岛津公司的田中耕一也因为在此技术方 面的贡献获得了诺贝尔化学奖的殊荣
２０ 世纪 ９０ 年代 ＴＯＦ－ＭＳ 的应用开始活跃 在生物 学领域 各种 ＭＳ－ＭＳ 联用技术使得分析内容不仅仅限 于分子量的测定 而更倾向于分子的结构信息 氨基酸 序列 糖基化位置等的确定 在基因组和蛋白组学的研 究中 Ｔ Ｏ Ｆ Ｍ Ｓ 的地位举足轻重 在分析化学领域 ＴＯＦＭＳ 可以做 ＧＣ 或 ＬＣ 或毛细管电泳的检测器； 在工 业生产中 ＴＯＦＭＳ 可作为工艺过程控制的分析技术 在 原子和分子物理学领域 Ｔ Ｏ Ｆ Ｍ Ｓ 可用于单分子和簇分 子（或离子）反应动力学研究 在材料科学领域 ＴＯＦ－ＭＳ 可用来做陶瓷 半导体 特种合金 聚酯等材料的表面 成分分析 研究表面物理化学变化过程 ＴＯＦＭＳ 与多 种其他分析技术的联用也成为科学研究中的常用手段
ＩＣＰ 也可作为一种 ＴＯＦＭＳ 的离子化方式用于多元 素分析［１４］ 目前澳大利亚 ＧＢＣ 公司已经有商品仪器
４．２ 离子引出方式的发展
离子引出方式影响分辨率 研究者曾采用时间延迟 聚焦（Ｔｉｍｅ－ｌａｇ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）技术［１５］及表面解吸技术分别减少 气体离子和固体表面离子的能量分布的影响
Modern Scientific Instruments 2006 4
２０ 世纪 ８０ 年代中期以后生命科学的兴起和新药合 成的迅速发展急需相应的质谱分析方法 传统的质谱方 法在解决此类分析时面临两大困难 １）少部分有机或大 部分生物大分子样品用传统的电子或表面轰击的方式进 行离子化 得不到谱图 ２） 分析这些物质 利用一般 的质谱仪 灵敏度满足不了要求 而且对于质量巨大的 分子 需要极高强度的磁场或电场 人们开始重新关注 ＴＯＦＭＳ ＴＯＦ－ＭＳ 不必采用高强电场或磁场 加上各种 大分子离子化方法相继诞生， 所以它在有机 生物 药 学及簇物理学的领域的应用就成为一种必然 由于其每 秒钟可以产生多达上万张的质谱图 也使其在工业生产 的过程控制和在线监测方面的应用成为可能 因此 ＴＯＦＭＳ 技术在沉寂数十年以后又表现出巨大的生机
收稿日期 ２００６－０１－０５ 作者简介 赵冰 １９７４－ 学士 从事化学教育和气体分析研究工作
30Βιβλιοθήκη 在传统的线性 Ｔ Ｏ Ｆ Ｍ Ｓ 离子沿直线飞行到达检测 器 而在反射型 ＴＯＦＭＳ 中 离子经过多电极组成的反 射器后反向飞行到达检测器 后者在分辨率方面优于前 者
３ ＴＯＦ－ＭＳ 技术及应用的发展历程
单从质量分辨率来看 ５０ 多年以前 Ｃａｍｅｒｏｎ 等人报 道的第一台成型的飞行时间质谱仪的分辨率仅有２左右； 而目前采用激光辅助的反射型 Ｔ Ｏ Ｆ － Ｍ Ｓ 的分辨率可达 ３５，０００ 之高 其发展如此之快 应用如此之广 难怪有 人称 ２０ 世纪 ９０ 年代是 ＴＯＦ－ＭＳ 复兴的时代 ［１］
飞行时间质谱分析技术的发展
赵 冰１ 沈学静２
１河南省新乡一中化学组 新 乡 ４５３０００ ２钢铁研究总院分析测试研究所 北 京 １０００８１
E-mail: jorgy@
摘 要 介绍了飞行时间质谱的基本原理和性能特点 回顾了飞行时间质谱技术和仪器的发展历史与应用进展 并对这 一技术的应用前景做了预测
以离子的飞行时间作为判据进行质量分析的创意 是 Ｓｔｅｐｈｅｎｓｅｎ 在 １９４６ 年提出来的 最初设计的是线性 ＴＯＦＭＳ 离子的飞行时间与其质量的平方根成正比 与 其他类型的质谱仪相比 这种设计具有两个突出的优 点 （１）到达检测器的所有离子都能在一张图谱中显示出 来 而不需要进行任何电压或电流的扫描， 这使快速测 定成为可能 同时对被测对象没有质量数的限制 （２）离 子运动中没有经过筛选 从而使离子源产生的离子绝大 多数都可到达检测器 即离子传输效率很高 使高灵敏 度成为可能 不过由此可能带来如下问题 离子在进入 飞行区时的初始条件不可能完全一致 其产生的位置 时间 初始动能及初始速度方向的差异 都会造成飞行 时间的延长或缩短 导致质谱峰扩宽 分辨率下降 很 长一段时间 分辨率低成了阻碍飞行时间质谱技术发展 的主要因素 此外时间信号的接收与处理技术落后也影 响了 Ｔ Ｏ Ｆ Ｍ Ｓ 的应用
关键词 飞行时间质谱 线型飞行时间质谱 反射型飞行时间质谱 质谱分辨率 中图分类号 Ｏ６５７．６３
The Development of TOFMS Analysis Technique
Zhao Bing1, Shen Xuejing2 (1Henan Xinxiang No.1 Middle School, Chemistry Department, Xinxiang 453000, China)
１ 引 言
飞行时间质谱 Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ， ＴＯＦＭＳ 分析是利用动能相同而质 － 荷比不同的离子在 恒定电场中运动 经过恒定距离所需时间不同的原理对 物质成分或结构进行测定的一种质谱分析方法 飞行时 间质谱分析技术的优点在于理论上对测定对象没有质量 范围限制 极快的响应速度以及较高的灵敏度 目前 ＴＯＦＭＳ 技术被应用于生命科学 分析化学 表面科学 原子物理学及工艺过程监控等诸多领域 成为２０世纪９０ 年代以来应用最广的质谱分析技术之一
(2Analysis and Testing Institute, CISRI, Beijing 100081, China) Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ ｍａｓｓ （ＴＯＦＭＳ） ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ａ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＴＯＦＭＳ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ， ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｏｕｔｌｏｏｋ ｏｆ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ ｍａｓｓ； ｌｉｎｅａｒ ＴＯＦＭＳ； ｒｅｆｌｅｃｔｒｏｎ ＴＯＦＭＳ， ｍａｓｓ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
率 增长飞行区的长度无疑是方法之一 最早的线性 ＴＯＦＭＳ 的漂移管最长达 １０ 米 实际上最有效的方式是 使离子在同一区间循环飞行 由此出现了环形质量分析 器［１７］和折叠式质量分析器［１８］ 前者使离子绕环形道飞行 数圈 后者则采用多次反射使其往返飞行 现在人们仍 通过改进飞行区的电场和离子光学器件设置的方法提高 仪器分辨率 分辨率提高的程度取决于离子在飞行区循 环飞行的次数
后来脉冲离子发生器应用逐步广泛 用于固体或液
分辨率低一度是制约 ＴＯＦＭＳ 发展和应用的主要因 素 ７０ 年代初苏联科学家 Ｍａｍｙｒｉｎ［１６］发明的质量反射器 （Ｒｅｆｌｅｃｔｒｏｎ）使 ＴＯＦＭＳ 能量分布问题的解决有了重大突 破 该技术成为 ＴＯＦＭＳ 后来得以长足发展的契机 最 初的反射器 是由一组同心的薄板构成 最后一极是一 实心板 中间用栅条隔开不同强度的电场 后来发现薄 板和栅条的边缘效应引起电场的弯曲 而且离子通过带 电栅条时易发生溅射 因此又设计了无栅反射器 同时 为了进一步提高灵敏度和分辨率 节省空间 人们设计 了多种新型的反射器如 线性反射器 轴对称离子通道 反射器 抛物线型反射器和多缝反射器 Ｃｏｔｔｅｒ 等人研 究的封端 Ｅｎｄ－Ｃａｐ 反射型 ＴＯＦＭＳ 可获得好的聚焦效 果和高分辨率等等 这些结构的改变都能在某一方面改 善反射器的性能 但也存在各自的缺陷 因此 只能针 对具体应用环境加以选择
我国以郑兰荪院士为代表的研究者 曾设计和研制 了用于 ＴＯＦＭＳ 的激光等离子体离子源［８］ 脉冲辉光放电 离子源［９］等 研制和开发了一系列 ＴＯＦＭＳ
对于上述各种脉冲离子化方式而言 用 ＴＯＦＭＳ 做 检测器自然是一种最好的选择 因为每一次离子化都可 以得到完整的图谱 但同时 大量的研究也证明 ＴＯＦＭＳ 与各种连续离子化方式如电晕放电［１０］ 电喷雾 离子化［１１］ 离子喷雾［１２］ 热喷雾［１３］等的组合也完全能够 实现高灵敏度和中等分辨率的分析
此外增加离子的飞行时间能够提高 ＴＯＦＭＳ 的分辨
现代科学仪器 ２００６ ４ ３１
本文将介绍 ＴＯＦＭＳ 的基本原理 技术及仪器的发 展历程
２ ＴＯＦＭＳ 分析方法的基本原理
ＴＯＦ－ＭＳ 分析方法的原理非常简单 样品在离子源 中离子化后即被电场加速 假设离子在电场方向上初始 位移和初速度都为零 所带电荷数为 ｑ 质量数为 ｍ， 加 速电场的电势差为 Ｖ， 则加速后其动能应为
ｍ ｖ２ ／ ２＝ ｑｅ Ｖ （１） 其中 ｖ 为离子在电场方向上的速度 离子以此速度穿 过负极板上的栅条 飞向检测器 离子从负极板到达检 测器的飞行时间 ｔ 就是 ＴＯＦＭＳ 进行质量分析的判据
４．３ 离子飞行轨道的改进
４ ＴＯＦＭＳ 仪器技术进展
由于存在初始能量分散的问题 提高 ＴＯＦＭＳ 分辨 率一直是研究者和仪器制造商努力的目标 仪器技术的 进展也主要围绕这一目标进行
４．１ 离子化技术的发展
最初 ＴＯＦＭＳ 采用电子轰击的方法进行离子化 由 电子枪产生的电子电离样品分子使其离解为离子 经加 速形成离子束进入飞行区 这种方法可用于气 固 液 体样品的分析 其缺点是 １）离子化时间较长 和一般 离子的飞行时间数量级相近 容易引起大的误差 ２）电 子的电离及其进样方式 难以进行大分子样品的分析 目前这种离子化方式多用于小分子的分析 而新的电子 发生方式如激光光电子枪也开始出现［２］