便携式飞行时间质谱仪(PortableTime-of-FlightMassSpectrometer,TOF-MS)是一种高灵敏度、高分辨率的分析工具,广泛应用于环境监测、食品安全、药物检测、军事安全等领域。与传统的实验室质谱仪相比,具有体积小、重量轻、操作简便等特点,使其能够在现场快速进行分析和检测。
1.样品离子化:样品先通过离子化源被转化为离子。常见的离子化方法包括电喷雾离子化(ESI)、基质辅助激光解吸/电离(MALDI)和化学离子化(CI)等。离子化过程中,样品分子被电离,形成带电粒子。
2.离子加速:产生的离子在电场的作用下被加速。通常采用高压电场,使得离子获得动能,进入飞行管。
3.飞行时间测量:离子在飞行管中沿直线运动,飞行时间与其质量电荷比(m/z)成正比。轻离子飞行的时间短,重离子飞行的时间长。通过测量离子到达探测器的时间,可以计算出其质量。
4.数据处理与分析:探测器接收到的信号经过放大和数字化处理,最终生成质谱图。质谱图展示了不同离子的相对丰度与其质量电荷比的关系,分析人员可以根据质谱图对样品进行定性和定量分析。
组成结构:
1.离子化源:负责将样品转化为离子,常见的有电喷雾离子化源、基质辅助激光解吸源等。
2.飞行管:离子在此处自由飞行,飞行管的设计直接影响质谱仪的分辨率和灵敏度。
3.加速电极:用于加速离子,使其获得足够的能量进入飞行管。
4.探测器:用于检测离子到达的时间,常用的探测器有微通道板(MCP)和时间延迟积分(TDI)探测器。
5.数据处理单元:包括微处理器和软件,用于处理和分析质谱数据,生成质谱图。
6.电源和控制系统:为仪器提供电力,控制各个部件的工作状态。
便携式飞行时间质谱仪的应用领域:
1.环境监测:用于检测空气、水体和土壤中的污染物,如重金属、有机污染物等,帮助环境保护和污染治理。
2.食品安全:用于检测食品中的农药残留、添加剂、重金属等,确保食品的安全性和合规性。
3.药物检测:在药物研发和质量控制中,可用于分析药物成分、代谢物及其含量。
4.军事安全:在安全检查中,便携式质谱仪可用于快速检测爆炸物等危险物质。
5.生物医学:用于生物样本的分析,如血液、尿液中的代谢物,辅助疾病的诊断和监测。