介绍了自主研制的质子转移反应飞行时间质谱的基本结构和性能。首先对数据采集卡甄别离子脉冲 的阈值电压进行了优化,结果表明当阈值电压为0.33V时, H316O+ (m/z 19)与H318O+ (m/z 21) 的离子计数比约500:1;然后考察了水团簇离子H3O+ (H2O)n=0,1,2,3的分布与漂移管约化电场的关系, 结果表明,当约化电场(E/N)为139 Td(1 Td=10－17 Vcm2)时,团簇离子得到很好地抑制,质谱观察到的离子 主要是H3O+,其纯度可达99%以上；随后考察了质谱的分辨率,结果表明在m/z=124处,分辨率最好,达到2653; 采用不同浓度的乙醇标样对仪器的线性范围和检测限性能进行了测试,结果表明该仪器的线性动态范围可达三个数量级, 检测限可达3.8 ppb;最后用该质谱仪检测了实验室空气,得到了实验室空气的质谱图。自主研制的质子转移反应飞行 时间质谱可实现对痕量挥发性有机物的实时在线测量,在环境、食品、医学等领域具有重要应用价值。

利用固相微萃取-气相色谱三重四极杆质谱技术(SPME-GC-TQMS)对合肥市科学岛不同区域自来水进行了检测,研究了该地区自来水 中部分消毒副产物(DBPs)的存在情况,以及DBPs含量与自来水封存时间的关系,并利用SPME-GC-TQMS对煮沸的自来水进行检测,考察煮沸 方式去除卤代烃类消毒副产物的有效性。结果表明: 科学岛自来水中存在三氯甲烷、一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷等多种卤代 烃类DBPs,且来源于不同建筑物的自来水中DBPs含量差异高达3倍;自来水在水管内存储时间越长,卤代烃类DBPs浓度越低; 自来水经过煮沸处理后,大多数卤代烃DBPs可有效去除,但三氯甲烷仅降为原自来水中含量的30.2%,仍大量存在于凉开水中。

常温大气压下,在电子能量为0.35～0.65 eV的范围内,使用 氮气负电晕放电-电子吸附-离子迁移谱, 测量了CH2 Br2 , CH2 BrCl,CHBr3 的电子吸附速率常数,得到电子吸附速率常数的大小关系 为k(CH2 Br2 )>k(CH2 BrCl), k(CH2 Br2 )>k(CHBr3 ),并根据电子亲和势对CH2 Br2 和CH2 BrCl的 大小关系进行理论分析。首次对CHBr3 的电子吸附过程进行了定性分析,发现样品蒸汽 在迁移区通入迁移管时,溴离子会与CHBr3 分子络合成团簇离子Br-(H2 O)n (CHBr3 )m 。

通过改变采样点数,理论优化了Hadamard变换离子迁移谱(Hadamard transform ion mobility spectrometry, HT-IMS)谱图的采样速率;通过增加模拟的白噪声,分析了 该方法提高谱图信噪比的效果和对分辨率的影响。 初步结果表明,在单次离子门门宽0.4 ms内,采集8个及以上数据点可以完整地反演IMS谱图; Hadamard变换方法得 到的谱图的信噪比是传统IMS谱图信噪比的15.8倍,是相同时间内多次传统IMS谱图平均后信噪比的4.6倍; 变换过程对IMS谱图分辨率无明显影响。Hadamard变换IMS的模拟不仅为采样速率等参数的选择和优化提供理论依据, 而且为下一步实验控制和反演奠定软件基础。

利用紫外光照射金属表面产生电子作为离子源,建立了一套光电子源离子迁移谱仪,由于 卤化物具有较强的吸附电子能力,该装置可以应用于卤化物的检测。使用CCl4 样品,得到了 该装置的离子峰强度、半峰宽、分辨率随迁移管电场、离子门脉宽、离子门电压的变化关系, 并进行了简单的理论分析。兼顾离子峰强度与分辨率,得到了优化的实验参数,在该参数下CCl4 的检测限 达到4 ppb, 线性范围跨越2个数量级。

为了研究猪瘦肉与肥肉、五花肉在冷藏过程中的挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)特 征,利用自主研制的质子转移反应质谱分别对三类猪肉在低温冷藏过程中产生的VOCs进行定时直 接检测,得到了不同猪肉在新鲜时和变质后的VOCs质谱图以及冷藏过程中特征VOCs的变化趋势图。分析 发现乙醇是三种新鲜猪肉的共同VOCs特征,而新鲜肥肉的特征是顶空存在乙醛,新鲜五花肉则具有二 者的共同特征。冷藏过程中,三类肉的顶空VOCs在1～9日内均处于相对稳定阶段,之后变化的共同特征 是乙醇等不含硫VOCs浓度迅速上升后下降,而二甲基二硫醚等含硫VOCs浓度开始上升,但各类猪肉 顶空的VOCs浓度比率及变化快慢有较大区别。

聚氯乙烯制成的一次性医疗器械在生产加工过程中, 常使用环己酮作为部件粘结剂。 由于残留的环己酮可释放到医疗器械管道和储存的溶液中, 并可能对病人产生一定的副作用, 因此, 医疗器械中环己酮的快速检测日显重要。 利用自主研制的紫外光电离-离子迁移谱装置对环己酮进行检测, 检测限为15 ppb, 检测线性动态范围达到三个数量级。 分别对三个品牌一次性输液器包装中的气体进行迁移谱测量, 获得包装内环己酮的平均浓度分别为16.78, 17.59和46.69 ppm。 该方法可以用于一次性医疗器械中环己酮等有机溶剂的快速检测, 进行医疗器械产品的质量监控。

自行研制的紫外光电离-离子迁移谱装置, 对碳链异构、 官能团异构和官能团位置异构的11种同分异构体挥发性有机物进行了实验研究, 结果表明, 这些有机同分异构体能够在离子迁移谱中实现分离。 得到了11种挥发性有机物离子的约化迁移率, 对实验所研究的同分异构体而言, 迁移率大小符合以下规律: 直链<分支<环状, 一级<二级<三级, 对位<间位<邻位, 醇类<酮类<芳香类。 实验中用指数稀释法对11种样品进行了定量分析, 利用该方法得到装置检测限达到ppb～ppm量级。 其中对丙醛、 叔丁醇、 乙苯、 乙醚等同分异构体的光电离离子迁移谱研究均为首次报道。

报道了自主研制的光电离-离子迁移谱装置的基本结构和性能。采用10.6 eV Kr灯为电离源,以苯为检测样品, 对迁移电场电压、离子门电压和脉冲宽度参数进行优化，得到最佳装置参数为离子门脉冲宽度0.15 ms， 离子门电压80 V，迁移区电压2153 V。使用指数稀释方法制备样品浓度，获得了离子迁移谱检测苯的标准曲线， 对苯的检测限为400 ppt，检测线性动态范围跨越三个数量级。

针对已有的液体阴极辉光放电发射光谱装置， 对放电的阴极加了一个锯齿型引流结构设计， 锯齿顶端位于毛细管顶部下方2 mm处， 在液滴刚开始长大时便触到锯齿尖端， 进而破坏液滴的表面张力， 使液体顺着引流槽流下， 从而大大改善了因阴极毛细管顶端液滴的周期性形成和坍塌造成的放电闪烁、 电流改变， 甚至放电熄灭， 此种设计可持续放电至少3小时。 利用新的结构还测定了铅、 铬、 镉、 锌、 钒、 镍、 铜、 银、 钴九种元素的线性方程， 九种元素的线性度均在0.97以上， 线性较好。 仪器对银、 铅、 铜的灵敏度最好， 三种元素的检测限分别为0.048， 0.080和0.084 mg·L-1， 对镍、 铬、 钴、 锌、 镉的检测限在0.27～1.60 mg·L-1之间， 对钒的检测限最高为10.88 mg·L-1。