1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 南开大学化学学院, 元素有机化学国家重点实验室, 天津 300071
3 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241000
光解离光谱在气相离子结构及动力学研究中发挥着重要的作用。 这种方法非常灵活, 可在实验室中利用不同种类的激光器及质谱仪的结合来开展相应的研究。 但也存在一些问题, 例如, 自动化水平低, 费时, 长时间的操作容易引入人为错误, 使实验结果的可信度降低。 为解决此类问题, 该工作开发了一套可用于光谱自动采集和分析的程序AutoMS。 该程序包含: (1)AutoSpecMS用于在无需改变原仪器配套的商业化操作软件的前提下, 实现多台商业激光器及一台商业高分辨FT-ICR质谱仪的集成, 只需要预设参数即可自动获取action光谱; (2)AutoDataMS用于实验数据的分析, 可以通过一维、 二维或三维图示的方法来展示光解离质谱和光谱等。 为验证改程序的可行性, 针对tetraphenylpyrrin(四苯基卟啉, TPP), tetra(4-carboxypyryl)porphyrin(四对羧基苯基卟啉, TCPP)以及tetra(4-aminophenyl)porphyrin(四对氨基苯基卟啉, TCPP)三种卟啉衍生物分别开展了相应的实验。 使用光解离光谱自动采集程序采集了TPP, TCPP和TAPP在210~700 nm波段的紫外-可见光解离光谱。 同时获得了相关光解离碎片离子的单通道光谱, 有利于用户对所研究体系的解离机理及解离动力学等方面开展深入的分析探讨。 光解离质谱可观察到目标离子在特定波长激光照射下的具体解离碎片, 与光解离光谱相结合, 可以更好地帮助研究者理解离子在特定波段内的光解离行为。 使用AutoDataMS可分别获得样品的2D及3D光解离质谱-光谱, 增强了结果的可视化, 使研究者更方便地获得光谱中的相关信息。 对数据进行进一步分析可看出, 不同的取代基对紫外可见光谱的吸收产生了差异明显的影响。 此外通过AutoDataMS程序的功能扩展, 还实现了对质子化TPP在500~650 nm波段内各离子的相关度分析, 加深了对实验数据的理解。 由此可见该方法及程序具有较好的扩展性和实用性, 并可以为其他相关的工作提供很好的参考。
光解离光谱 数据采集 FT-ICR质谱仪 卟啉衍生物 Photodissociation spectroscopy Data collection FT-ICR mass spectrometer Porphyrin derivatives 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2325
大气高含氧有机分子是二次有机气溶胶的重要前体物。使用气态硫酸分子作为大气高含氧有机分子的替代物评估其在硝酸根-大气常压界面化学电离飞行时间质谱离子化过程中的电离效率, 并基于高分辨率差分电迁移率粒径谱仪串联飞行时间质谱建立了质谱传输效率的矫正方法, 从而建立了大气高含氧有机分子的半定量方法。在此基础上开展了北京冬季大气高含氧有机分子的外场观测, 识别了约一百一十个大气高含氧有机分子, 表征了它们的浓度变化趋势和化学组成特征。研究发现羟基自由基在大气高含氧有机分子生成过程中具有重要作用, 而氮氧化合物也会参与其中。从挥发性分布看, 该地区冬季高含氧有机分子中归于极低挥发性有机化合物 (ELVOC) 的最多, 低挥发性有机化合物 (LVOC) 次之, 表明该地区大气高含氧有机分子在大气颗粒物上的凝结对二次有机气溶胶的形成具有重要贡献。
高含氧有机分子 化学电离质谱 二次有机气溶胶 定量方法 highly oxygenated organic molecules chemical ionization mass spectrometer secondary organic aerosol quantitative methods 大气与环境光学学报
2020, 15(6): 461
1 北京大学公共卫生学院卫生检验学系, 北京 100191
2 北京大学医药卫生分析中心生命元素组学实验室, 北京 100191
采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)研究培养液中锌元素浓度变化对嗜酸乳杆菌生长及菌体内其他元素吸收状况的影响; 从菌体中无机元素再平衡角度探讨锌干预影响嗜酸乳杆菌生长及元素吸收的潜在机制。 以嗜酸乳杆菌为实验细菌菌种, 以元素锌为实验元素, 观察培养液中锌浓度变化所导致的嗜酸乳杆菌生长速度的变化。 共设置7个锌元素浓度组, 每组6个平行样品, 锌元素浓度范围为0~1 200 ng·mL-1, 每组浓度间隔200 ng·mL-1, 其中0 ng·mL-1组即为对照组。 利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定培养液和嗜酸乳杆菌中的锌(Zn)、 铜(Cu)、 铁(Fe)、 锰(Mn)等43种元素的含量; 用分光光度计测定嗜酸乳杆菌的OD值, 监控其生长速度。 利用SPSS20.0(Statistical Package for the Social Science 20.0)统计软件对获得的实验数据进行统计分析。 培养液中Zn浓度变化会引发嗜酸乳杆菌生长的刺激效应, 在Zn浓度为600 ng·mL-1时刺激效应最明显, 同时导致菌体内无机元素浓度发生改变, 菌体内包括Se和Fe在内的部分有益元素含量随着细菌生长速度的加快而升高, Cd等有害元素的含量则降低。 相关分析显示, 菌体中Se, U, Fe, Al, Ti, Sb, Ba, Mn, Co, Zn和Sr(按照2～10 h整体相关系数值由高到低排列)11种元素的含量与OD值之间具有较好的相关性, 其中U, Al, Ti和Sb为负相关, 其余7种元素为正相关; 嗜酸乳杆菌中Se, Sr, Al, Mn, Fe, Co和Cd等14种元素含量与菌体中锌元素含量相关有统计学意义(p<0.05)。 培养液中锌元素浓度变化会刺激或抑制嗜酸乳杆菌生长速度, 同时, 还可上调某些有益元素及下调某些有害元素元素的含量; 菌体中有益与有害元素含量的再平衡或许是培养液中锌干预改变嗜酸乳杆菌生长速度的潜在机制。
锌（Zn) 嗜酸乳杆菌 刺激效应 电感耦合等离子体质谱仪 Zinc(Zn) Lactobacillus acidophilus Stimulating effect Inductively coupled plasma mass spectrometer 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1489
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学 计算机与控制学院, 北京 101407
3 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
运用数字化处理、计算机网络等先进技术，实现对磁质谱仪的远程控制。简要介绍磁质谱仪工作原理。根据该磁质谱仪系统所包含的设备种类，设计了基于以太网的二级控制结构。实现了各种运行参数的远程调节、状态回读的基本功能，并设置了真空-高压/分析磁铁电源、门禁-高压/分析磁铁电源的安全联锁保护。针对触发控制延时时间在0～20 μs连续可调的极高要求，设计了一套触发束采系统。通过测试，系统获得了满足物理实验需求的谱图。经过数十小时的实验，系统运行稳定、操作性强，很好地满足了用户的实验需求。
磁质谱仪 控制 连锁保护 magnetic mass spectrometer control chain protection TCP/IP TCP/IP 强激光与粒子束
2018, 30(5): 054002
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学研究生院, 安徽 合肥 230026
利用自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪(aerosol time-of-flight mass spectrometer, ATOFMS)对气溶胶粒子的折射率进行测量。 首先利用ATOFMS对气溶胶粒子的粒径和光散射强度进行测量,然后由Mie散射理论结合ATOFMS光散射区域的几何结构,推算出光电倍 增管接收的理论光通量与气溶胶粒子的大小和折射率之间的函数关系。通过比较实验测量的气溶胶粒子光散射平均强度与Mie散射 理论值,对粒子的折射率进行反演。与实际样品数据参数对比的结果表明该方法是可行的。
气溶胶 飞行时间质谱仪 光散射 反演 折射率 aerosol time-of-flight mass spectrometer light scattering inversion refractive 大气与环境光学学报
2017, 12(5): 349
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
利用等离子体聚合技术制备的GDP壳层是目前ICF靶丸的主要烧蚀层材料。为了了解GDP薄膜沉积过程中的CH等离子体的状态, 采用朗缪尔探针和质谱仪对C4H8/H2等离子体的组分和状态参数进行了诊断, 并对等离子体的电子能量分布函数、电子密度、电子温度等进行了深入分析。同时讨论了等离子体状态与放电参数之间的关系。研究发现, 射频功率对等离子体参数有明显的影响。从10 W到35 W, 电子密度正比于射频功率。随着射频功率的增加, 在两步电离机制作用下, 电子温度和等离子体电势呈现先减小后增大的变化趋势。另外, 在高气压下, 质谱诊断中发现了大量的稳定的小质量碎片离子, 这表明在高气压下等离子体气相中的离子碎片聚合反应被抑制。
GDP薄膜 朗缪尔探针 质谱仪 等离子体诊断 glow discharge polymer Langmuir probe mass spectrometer plasma diagnostics 强激光与粒子束
2016, 28(9): 092004
1 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜 273165
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
使用粒径测量的方法,对气溶胶颗粒密度进行探索研究。利用静电分级器(DMA)选出不同迁 移粒径的单分散气溶胶颗粒;将所得的颗粒通入气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS), 根据双光束粒径测量区的 飞行时间测定单颗粒对应的空气动力学粒径；由迁移粒径和空气动力学粒径间的定量关系得到球形 颗粒密度或者非球形颗粒的有效密度。在对已知化学成分和密度的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)气溶胶颗 粒进行标定实验后,运用该方法对非球形的硫酸铵、氯化钠、硝酸铵颗粒进行测量,有效密度测量结果分别为1.211 g/cm3、 1.333 g/cm3、1.039 g/cm3; 球形的橄榄油颗粒密度测量结果为0.914 g/cm3。
激光技术 颗粒密度 粒径测量 空气动力学粒径 迁移粒径 气溶胶飞行时间质谱仪 laser techniques particle density particle size measurement aerodynamic diameter mobility diameter aerosol time-of-flight mass spectrometer
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 核科学技术学院, 合肥 230029
闪光光解流动管反应器与同步辐射光电离质谱技术两者相结合组成实验平台用于探测气相自由基反应动力学。外触发的脉冲激光光解流动管反应器内的先驱物来产生待反应的自由基; 自由基与反应气体发生反应后，由流动管侧壁小孔取样、取样后的混合气体被同步辐射光电离; 飞行时间质谱探测光电离产生的离子。同时脉冲信号触发脉冲发生器使其产生一连串的脉冲，间隔40~50 μs，此脉冲外触发质谱的采集，连续采集覆盖单次光解反应过程。质谱的时间分辨率为40 μs,满足微秒时间内探测反应动力学过程。通过同步辐射光电离反射飞行质谱能直接探测自由基反应产物，并利用光电离效率曲线获得其电离能并区分不同的异构体。实验利用光解产生Cl自由基并与1-丁烯和异丁烯反应，测得反应的加成和消除产物，并获得其加成产物的电离能。
激光闪光光解 光电离质谱 气相自由基反应 pulsed photolysis laser photoionization mass spectrometer gas phase free radical reactions 强激光与粒子束
2014, 26(7): 074004
内部夹层材料放气是长寿命杜瓦真空失效的主要原因之一。本文使用四级质谱仪测试了杜瓦夹层材料的出气特性,出气成分主要是水,甲烷、氢气等。基于非金属的放气理论和工程经验,建立了夹层材料的放气特性模型。测试结果对材料的选择、真空除气工艺的优选和烘烤排气工艺的优化有参考意义。
杜瓦 真空寿命 四级质谱仪 出气特性 dewar vacuum life Quadrupled Mass Spectrometer outgassing characteristic
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室, 安徽 合肥?230031
2 中国科学院空间科学与应用研究中心应用软件组,北京?100190
大气气溶胶飞行时间质谱仪在对气溶胶粒子的测量过程中会产生大量包含单 粒子的化学成分和粒径信息的数据。介绍了DBSCAN对三种混合气溶胶单粒子质谱数据进行 聚类分析的研究,同以往的质谱分析方法相比,DBSCAN利用类的高密度连通性,可 以快速发现各种形状的类,更有利于质谱数据的分析。实验结果表明,DBSCAN算法 可以成功地对这三类物质进行分类。
气溶胶单粒子 气溶胶飞行时间质谱 聚类分析 individual particle aerosol laser time-of-flight mass spectrometer DBSCAN DBSCAN cluster analysis
