離(li)子遷移(yi)譜(Ion Mobility Spectrometry,IMS)的(de)原理主(zhu)要基于氣相離(li)子在電(dian)場(chang)中的(de)遷移(yi)速度差異進行物質的(de)分析。以下(xia)是對其原理的(de)詳細闡(chan)述:
基本概念
定義(yi):離(li)子遷(qian)(qian)移譜是一種用于(yu)分析氣體中離(li)子化(hua)合物的技術(shu),它利用離(li)子在電場中的遷(qian)(qian)移速(su)度(du)差異,通過(guo)氣體動力學分離(li)離(li)子,并檢測其遷(qian)(qian)移時(shi)間來進行分析。
應用:該技術廣泛應用于(yu)安全檢查(cha)、爆(bao)炸品(pin)探測、環境污染監測、生物醫(yi)學(xue)等多個領域(yu)。
工作原理
電離過程:
待(dai)分析(xi)樣品中的分子通過電(dian)離(li)源(如(ru)放電(dian)、放射性源或化學(xue)電(dian)離(li)等(deng))被轉(zhuan)化為帶電(dian)粒(li)子(離(li)子)。
遷移過程:
這些離(li)子在(zai)弱(ruo)電(dian)場中遷移(yi)(yi)。在(zai)遷移(yi)(yi)過程中,離(li)子會受到氣體(ti)分子的碰撞和阻(zu)力作(zuo)用,導(dao)致其遷移(yi)(yi)速度不(bu)同。
較(jiao)(jiao)(jiao)大、較(jiao)(jiao)(jiao)重(zhong)的離子(zi)遷(qian)移(yi)速(su)度較(jiao)(jiao)(jiao)慢,而(er)較(jiao)(jiao)(jiao)小、較(jiao)(jiao)(jiao)輕的離子(zi)遷(qian)移(yi)速(su)度較(jiao)(jiao)(jiao)快(kuai)。
分離與檢測:
利用電場(chang)或其他(ta)手段,在氣體環境中實現(xian)離子的(de)分(fen)離,使不同離子能夠以不同速度遷(qian)移到檢測區域(yu)。
檢(jian)測(ce)器(如截流檢(jian)測(ce)器和電離檢(jian)測(ce)器等)檢(jian)測(ce)離子遷移(yi)的(de)時(shi)間(jian),并將檢(jian)測(ce)到的(de)信號與離子的(de)遷移(yi)時(shi)間(jian)相(xiang)關聯(lian)。
通過(guo)與(yu)已知標準物質進(jin)行(xing)比對,可以確定分析樣品中離子的(de)成分和(he)濃度。
核心部件
電離(li)區:被測樣品被加(jia)熱氣(qi)化后,由(you)載氣(qi)帶入(ru)電離(li)區,在離(li)子源的作(zuo)用下發生電離(li)反應,形成(cheng)產(chan)物離(li)子。
遷移區:產物離(li)子在電場(chang)作用下通過周(zhou)期性開啟的(de)離(li)子門進入遷移區,在遷移過程中受(shou)到電場(chang)加(jia)速(su)和(he)氣體阻尼的(de)雙重作用,實現分(fen)離(li)。
檢(jian)測(ce)器(qi):檢(jian)測(ce)離子到達探測(ce)器(qi)的時間,形成相(xiang)應的譜圖。
特點
快(kuai)速分(fen)析:離子(zi)遷移譜具有較快(kuai)的分(fen)析速度,可以在短時間內對大量樣品進行(xing)分(fen)析。
高靈(ling)敏度(du):對于低(di)濃度(du)的氣體成分(fen)或微量物質(zhi)具有較(jiao)高的靈(ling)敏度(du),可達到ppb(十億分(fen)之(zhi)一)或更(geng)低(di)水平。
多成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi):能(neng)夠同(tong)時分(fen)(fen)析(xi)樣品中多個(ge)離(li)子成分(fen)(fen),適(shi)用于復(fu)雜氣體混合物的(de)分(fen)(fen)析(xi)。
綜上所述,離(li)子遷(qian)移(yi)譜通過電(dian)離(li)、遷(qian)移(yi)和檢測(ce)等(deng)步驟,利用離(li)子在電(dian)場中(zhong)的遷(qian)移(yi)速度(du)差異進行物質分析(xi),具(ju)有快(kuai)速、高靈(ling)敏度(du)和多成分分析(xi)等(deng)優勢。