激光電離飛行時間質(zhì)譜儀用于固體生物樣品直接分析的研究.pdf

1、生物樣品元素分析是分析化學(xué)的一個重要分支，也是當(dāng)前環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科研究的熱點。目前，生物樣品元素分析的技術(shù)大多局限于液體進樣方式。這就使得復(fù)雜的樣品前處理過程以及由此引發(fā)的一系列負(fù)面影響不可避免。相對于無機樣品，生物樣品的基體往往要復(fù)雜得多，這在很大程度上增加了樣品前處理和分析的難度。固體樣品直接分析技術(shù)只需對樣品進行一些簡單的處理甚至不需要處理，這種方法分析速度快且不會引入試劑污染。激光電離離子源技術(shù)利用其高能量的性質(zhì)(通

2、常>109W/c㎡)能在短時間內(nèi)直接將固體樣品氣化、原子化并離子化。激光電離源和質(zhì)譜技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，使得固體樣品分析的速度和靈敏度得到較大的提高。 上世紀(jì)七十年代末誕生的激光微探針質(zhì)譜技術(shù)在生物樣品直接分析領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。該技術(shù)利用較低的激光功率(105-108W/c㎡)將樣品電離，同時獲取元素和有機物的相關(guān)信息。但是，低功率往往使得不同元素不能同時被電離，造成相對靈敏因子的差異較大，元素定量分析難以進行。大量研究結(jié)果表明這種分析

3、方法的分辨率較低而且譜圖干擾嚴(yán)重。若采用較高的激光功率以滿足元素分析的需要，由于缺乏離子能量冷卻系統(tǒng)，譜圖干擾將更為嚴(yán)重，分辨率將進一步下降。 本論文致力于用自制的激光電離飛行時間質(zhì)譜(LI-TOFMS)實現(xiàn)對不同種類固體生物樣品進行直接分析。在較高的激光功率密度下，使樣品離子化效率基本趨于一致，減少有機碎片離子的干擾。在電離室中通入一定量的緩沖氣體，高能離子進行初步冷卻；同時，多價離子轉(zhuǎn)化成單電荷離子。在離子冷卻系統(tǒng)中，離子得

4、到更好的冷卻和聚焦。通過對儀器各種參數(shù)的研究，使儀器靈敏度、信噪比、質(zhì)量分辨率和譜圖干擾程度達到較佳的狀態(tài)。通過計算相對靈敏系數(shù)(RSC)的方法作為分析結(jié)果可靠性的判別依據(jù)，并實現(xiàn)元素的無標(biāo)樣半定量分析。對于實際未知樣品分析，先用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)對元素進行定量分析，并將其結(jié)果用于LI-TOFMS的RSC計算。通過將各元素RSC與元素半定量標(biāo)準(zhǔn)的比較，來評價無標(biāo)樣半定量分析的可行性。 本研究內(nèi)容共分為以下幾個部

5、分： 第一章：概述了生物樣品元素分析的意義和常規(guī)測定方法。突出了固體樣品直接分析的特點和優(yōu)勢以及本論文研究的內(nèi)容和意義。 第二章：敘述了生物樣品的前處理技術(shù)和電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)在本研究中的應(yīng)用，并分析了ICP-MS測定結(jié)果。 第三章：介紹了實驗室自制激光電離飛行時間質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)原理。 第四章：考察了脈沖串和連續(xù)脈沖推斥模式、六級桿和離子透鏡、脈沖延遲時間和總脈沖寬度、樣品到采用錐距離、激光功率密度、離