何妙洪，杭 纬，黄本立

(厦门大学化学化工学院，谱学分析与仪器教育部重点实验室，福建 厦门 361005)

高功率激光电离飞行时间质谱技术

何妙洪，杭 纬，黄本立

(厦门大学化学化工学院，谱学分析与仪器教育部重点实验室，福建 厦门 361005)

对于传统的高功率激光质谱存在的关键问题，如离子动能分散、多价离子和多原子离子干扰、基体效应和分馏效应等，高功率激光电离飞行时间质谱(LI-TOF MS)通过仪器结构设计及实验条件的优化等可以很好地解决。目前，LI-TOF MS的应用包括地质和金属样品中元素的定性和无标样半定量分析、非金属元素的测定、元素表面成像分析和薄层的深度剖析、液体残渣分析、复杂生物材料中元素组成的确定，甚至对于有机金属化合物也可以同时获得分子、碎片和元素信息。本工作综述了LI-TOF MS技术的发展历程，分析了其在不同领域中的优势，并对其应用领域拓展的新方向和仪器的改进目标进行了展望。

激光电离；飞行时间质谱；固体分析

激光自20世纪60年代出现后不久，就开始作为一项简单而直接的取样技术，被广泛应用于分析化学领域中。简单地说，激光溅射就是将激光束聚焦到样品表面的一个微小区域内，对样品进行溅射后产生等离子体，等离子体中包含有电子、激发态原子、离子和气溶胶颗粒[1]，通过测定这些粒子可以获得样品的成分信息。而对这些粒子分析的代表性技术有激光诱导击穿光谱(LIBS)[2]、激光刻蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP MS)[3]和激光电离质谱(LIMS)[4]。

LIBS主要是分析激光溅射产生的等离子体中激发态的原子和激发态的离子。虽然该技术简单、直接、容易操作，并且广泛用于固体、液体和气体样品的分析[5]，但是与其他光谱技术类似，该技术存在谱图干扰严重、灵敏度较差等问题。而LA-ICP MS是利用ICP对激光溅射产生的气态成分和气溶胶颗粒进行再电离分析。该技术不仅继承了原始ICP-MS的分析速度快、灵敏度高、多元素分析和定量准确性高等优点，而且具备了对固体样品直接分析的能力[6]，但是辅气离子干扰、基体效应、定量分析需要一系列标样校准等因素限制其进一步发展[7]。与LIBS和LA-ICP MS不同的是，LIMS是直接研究激光溅射产生的等离子体中的离子。LIMS代表性的质量分析器有四极杆质谱(QMS)[8]、飞行时间质谱(TOF MS)[9]、傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR MS)[10]。其中，TOF MS由于具有非常快的分析速度(微秒级别)、易与脉冲离子源同步、较高的离子传输效率、多元素同时检测等优点[11]，使得激光电离飞行时间质谱(LI-TOF MS)成为LIMS中发展最快、应用最广泛的技术之一。LI-TOF MS不仅具备了TOF MS的优势，而且充分利用了激光取样的优点：1)直接取样，大大减少了由于样品(特别是难溶解的样品)处理的繁琐操作引起的样品的污染和损失；2)样品量消耗小，空间分辨率高，减小了对样品的破坏；3)对样品形貌要求少，放宽了对样品形状、大小等的限制[12]；此外，采用高功率激光还可以在一定程度上解决基体效应问题[13]。因此，LI-TOF MS技术很好地克服了同类基于激光取样分析技术的不足，并广泛应用于地质、环境和生物科学等[14-15]领域。

本工作对LI-TOF MS技术从仪器结构到分析性能等方面的发展进行回顾，概括其应用领域从无机固体样品到有机物，以及生物复杂固体样品的扩展，甚至将固体分析延伸到溶液残渣的分析，并对其发展方向和应用前景进行展望。

1 LI-TOF MS技术的发展

1.1 LI-TOF MS仪器的发展

激光电离飞行时间质谱技术从出现至今仅经历了半个世纪，但呈现出迅猛的发展趋势。第一台激光电离飞行时间质谱的出现可以追溯到1963年[16]，不过当时的仪器是同轴式(等离子体法线与TOF同轴)，且质量分析器是直线式结构，这对激光电离产生的离子初始动能分散无能为力。70年代初，Mamyrin等[17]提出了用反射电场来补偿离子能量和实现二阶空间聚焦，不仅缩小了仪器的体积，而且大大提高了仪器的分辨率，成为TOF MS发展史上一个重要的里程碑。商品化LI-TOF MS仪器也在当时首次被推出[18]。但是，同轴式LI-TOF MS技术的发展受限于离子初始动能，只能使用小功率激光进行电离，不能满足科研和检测应用方面逐渐提高的要求，因此LI-TOF MS进入了缓慢发展阶段。到20世纪90年代初，垂直加速技术的发明大大提高了TOF MS的分辨本领，该技术让离子加速方向与其传输方向垂直，使得离子进入飞行腔后在竖直方向上受初始动能分散的影响几乎可以忽略[19]。

LI-TOF MS技术的发展除了归功于飞行时间质谱的发展外，激光技术的进步也是功不可没的。在半个世纪以来，激光技术经历了非常重大的变化。首先，激光的波长从可见发展到红外，直至到今天占主导地位的紫外波段[6]；其次，激光脉宽从纳秒逐渐向更短脉宽(皮秒和飞秒)发展。这些激光技术的发展影响着溅射电离过程[20-21]，有效地推动LI-TOF MS技术的进步。

1.2 LI-TOF MS技术存在的问题和解决方案

激光电离飞行时间质谱技术的主要瓶颈是离子动能分散、多价离子和多原子离子干扰、基体效应和分馏效应。

1.2.1 离子动能分散 高功率激光电离产生的离子动能高达上百电子伏特，即使是反射式的飞行时间质量分析器也只能应对动能小于20 eV的离子[22]，而离子的动能分散严重影响着谱图的分辨率，进而限制了LI-TOF MS技术的进一步发展。近20年来，采用了多种方法解决这个难题。首先，在仪器结构上采用垂直引入离子模式，即TOF MS与激光溅射等离子体法线垂直，这时离子的初始动能分散对TOF MS的影响几乎可以忽略，从而提高了质谱分辨率；其次，离子传输系统采用射频多极杆，不仅可以提高离子传输效率，而且可以通过碰撞冷却效应减小离子动能[23-24]；此外，通过向离子源中引入惰性气体，使得激光产生的活泼离子与背景辅气多次碰撞发生动量转移[25-26]，从而大大降低离子初始动能的分散。

1.2.2 多价离子和多原子离子干扰 众所周知，传统LI-TOF MS的电离和检测都是在高真空条件下结合高功率激光使用，产生的等离子体温度高达20 000～50 000 K[14]，这样几乎能电离所有的原子，但是不同元素的电离能不同，低电离能的元素会过度电离产生二价乃至多价离子[27]，对分析产生严重的谱图干扰。近年来，随着离子源辅气(一般为He)的引入，将原来的高真空电离源变为低真空电离源，有效地解决了多价离子问题。一方面，辅气一般为惰性气体，电离能较高而难以电离，所以不会对分析产生干扰；另一方面，辅气能压缩等离子体[28]，有效降低电子的逃逸，增强电子与多价离子的三体碰撞和结合，使多价离子转化为单价离子[12]，有效地解决了多价离子干扰。

在等离子体冷却过程中也可能发生簇合等过程，从而产生多原子离子。对于多原子离子干扰的解决方案，常见的有高功率激光和辅气碰撞解离两种。研究发现，增加激光功率可以增强多原子离子解离，当功率达到1011W/cm2时，几乎可以完全消除其干扰[20,29]；而多原子离子的数量也会随着辅气压力的增大而降低[30]，其原因是频繁的碰撞导致多原子离子的解离。

随着脉冲技术的发展，脉冲串电压推斥方法被应用于LI-TOF MS中，因为激光电离产生的离子在空间和时间上呈一定的分布[31-32]，离子在等离子体中的加速度与离子的价态成正比[33]，所以多价离子到达直交式仪器推斥区的时间比单价离子小很多，而多原子离子主要是在等离子体弛豫的时候形成，其到达推斥区又比单价离子慢[34]。因此，可以通过二维分离方法(能量-质荷比)将这些不同类型的离子分开[35]，从而去除多价离子和多原子离子的干扰。

1.2.3 基体效应和分馏效应 激光与材料的相互作用机理十分复杂，目前还没有清晰完整的机理，但是普遍认为是激光聚焦于样品表面，通过光子与电子相互作用给样品表面物质加热，当达到其熔点时，样品开始熔化，进一步加热，样品开始气化，气态原子吸收与其电离能对应的能量后，其外层电子逃逸出原子核的束缚，使得原子因缺少电子而带上电荷[36]。在此过程中，不同基质的物理化学性质(如，熔沸点、对光的吸收效率、电离电势等)不同，造成了同一元素在不同的基质间电离效率不同(基体效应)，不同元素间电离情况不一(分馏效应)，严重影响了LI-TOF MS的分析性能，特别是定量分析能力。近年来，针对该技术瓶颈提出了众多解决策略：1)采用高功率激光。因为激光功率密度增大，会使等离子体温度增高，不同物理化学性质基体的电离差异变小[37]。Yu 等[13]发现在功率密度为1010～1011W/cm2时，大多数元素有着相对稳定的灵敏因子(RSC)，即高功率激光电离有利于减小基体效应和分馏效应。2)采用短波长激光。因为长波长激光与样品作用是发生热溅射过程，该过程受不同元素不均一的键能和蒸发潜热等因素影响[13]，会导致严重的分馏效应和基体效应；而短波长激光与样品的作用是非热溅射过程，故能有效缓解该问题[7]。但Huang等[20]研究发现，在高功率激光作用下，激光波长的影响几乎可以忽略，因为长波长将增加逆轫致辐射效应，增加等离子体的电离度。3)采用超短脉宽激光。激光与材料的相互作用机理与激光的脉宽密切相关[38]。就纳秒激光溅射电离系统而言，激光脉宽远大于热能从热电子传递到晶格的时间(10 ps)[39]，所以有充分的时间允许热波传递到晶格并蔓延到靶上，纳秒激光溅射过程可以认为是样品由固态到液态最后才到气态的转变[40]；而超短激光(<10 ps)溅射由于热电子和晶格的耦合作用可以忽略，所以材料直接从固态转化成气态[40]，因此超短激光有着更加均一的溅射和电离[41]。最近，Zhang等[21]对比了气体辅助高功率飞秒和纳秒LI-TOF MS分析10个不同基质的标样，其中包括导体和非导体的基质，结果发现，采用飞秒激光获得的元素相对灵敏因子的偏差比纳秒激光减半，也就是说采用飞秒激光可以有效地减小基体效应，从而提高分析的准确性。

基于前面的研究基础，本课题组自行搭建了气体辅助高功率激光电离垂直飞行时间质谱，充分利用了当前LI-TOF MS优越的结构设计，并有效地解决了一般LI-TOF MS技术存在的主要问题。一方面，采用惰性气体辅助电离和脉冲垂直推斥技术有效地解决了离子动能分散，多价离子和多原子离子的干扰；另一方面，采用高功率激光和超短激光极大地缓解了基体效应和分馏效应。仪器主要由三大真空系统组成：离子源，传输系统，质量分析器，其结构示于图1。离子源是由激光光源，4.4 ns激光(Nd:YAG (NL303G, EKSPLA)) 和500 fs激光 (S-Pulse HP, Amplitude Systemes)、光束聚焦透镜和溅射室构成，其中溅射室充有辅气(一般是He)；传输系统由两组离子透镜组成，主要用于调制离子束；质量分析器采用反射式设计和脉冲垂直推斥技术，仪器有着较高的分辨能力(>3 000)；另外，还引入了偏转板调节离子最后的飞行轨迹。最后到达检测器的信号通过示波器进行收集。

图1 高功率激光电离飞行时间质谱结构示意图Fig.1 The schematic diagram of the high irradiance laser ionization time-of-flight mass spectrometry

2 LI-TOF MS的应用

由于激光溅射电离技术(LA/LI)和飞行时间质谱独一无二的优越性及其完美匹配，加上惰性气体的辅助作用，使其分析性能得到进一步提升，该技术在化学分析中的应用逐渐拓展。下面就近几年该技术的应用做了简要的回顾。

2.1 地质、金属样品中元素分析

地质和金属样品在工业生产以及日常生活中非常常见，对其分析的传统技术主要是基于强酸溶解消化，再以溶液方式进行，这难免导致样品污染、材料损失等弊端。与之相比，气体辅助高功率LI-TOF MS很好地解决了这些难题。田晓宇等[42]利用早期带有射频多极杆作传输系统的气体辅助高功率LI-TOF MS直接分析了辉绿岩、石榴岩和硅化岩3种矿样，并将结果与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线荧光光谱(XRF)作比较，发现3种不同的分析技术得到的元素含量和相对含量结果一致。Tong等[43]也利用该技术分析了粉末状的地质样品，结果表明该技术可以对地质粉末样品中多元素同时进行分析，检出限可达到10-6～10-7g/g，元素的相对灵敏度达到半定量分析的要求，但由于射频多极杆作碰撞冷却室对低质量元素有歧视[23, 44]，后来将其替换为Einzel离子透镜[45]。

Yu等[46]利用改装后的LI-TOF MS技术对一系列不锈钢样品进行组成分析，采用了两种定量方法：一种是基于基质匹配的标样进行校准；另一种是直接利用元素信号强度与元素浓度呈现一致的关系进行换算。由于在气体辅助和高功率激光作用下，多价和多原子离子干扰可以忽略，而且不同元素的相对灵敏度稳定并接近一致，所以这两种方法均可获得很好的定量效果。但是，第一种方法需要一系列标准样品，而第二种方法无需标准样品，有效地解决了标样昂贵或不易获得等难题。

2.2 非金属元素分析

非金属元素广泛存在于材料、生物、环境等领域，对其进行分析仍是一个世界性的难题。传统的元素分析技术可以很好地用于金属元素的确定，但是对于非金属元素却常常显得无能为力。究其原因主要是，非金属元素需要在较高的温度下才能被激发或电离，或者是非金属元素存在较大的干扰。所以，一般的元素分析技术，如原子吸收光谱法(AAS)、激光诱导击穿光谱法、电感耦合等离子体质谱法和辉光放电质谱法(GD/MS)都很难对其进行分析研究。与之相比，由于高功率激光溅射电离产生了非常高的等离子体温度(20 000～50 000 K)[14]，可以激发和电离包括非金属在内的各种元素[47]，且干扰较小。Li等[48]报道了采用气体辅助高功率LI-TOF MS分析多种非金属元素，采用较低的离子源辅气气压和较高的激光功率密度获得较高的电子温度，并对非金属元素进行充分电离。由于非金属标样很难获得，所以自行配制了以超纯铜粉末为基底的含B、C、N、O、F、Si、P、S、Cl、As、Br、Se、I、Te的标样，研究结果发现，该技术不仅可以对非金属进行定性分析，而且可以同时进行半定量分析，对非金属元素的检出限达10-6g/g。

2.3 元素的空间分布分析

随着材料科学和表面科学的发展，有关元素在样品内的空间分布研究越来越受到重视。其中，元素的空间分布主要有两类：元素的横向分布和元素的纵向分布。这两类空间分布分别对应着当前的元素表面成像分析和深度分析。

2.3.1 元素表面成像分析 近年来，质谱成像技术被广泛用于各种各样的生物和地质固体样品分析，可以提供元素和分子的分布信息[49-50]。其中，常用的固体元素成像技术主要有激光溅射电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)。但这两种技术对非金属元素的成像却无能为力，需要标样才可用作定量分析[51-52]，而采用气体辅助高功率LI-TOF MS能很好地克服这些元素成像技术的不足。

Huang等[53-54]报道了采用该技术对辉锑矿样、铝矿样和铜矿样进行表面元素成像的研究，通过单元素的信号强度与总信号强度比例换算出各个元素的摩尔组成，从而以直观的图像信息展现出样品中元素组成和浓度在空间中的变化。该成像技术能对金属和非金属元素同时进行成像分析，而且空间分辨率达到50 μm，动态范围横跨7个数量级。

邹冬璇等[55]使用同样的技术对一块表面元素非均匀分布的明代青花瓷瓷片进行了表面多元素(如Co、Mn、Si、P等)成像分析，结果阐明该技术有望成为对未知种类古瓷片鉴定的手段。

最近，Zhang等[56]将该技术用来进行太平洋深海里的锰结核样品的元素成像分析。将矿样沿直径方向切割后，通过LI-TOF MS成像技术研究在矿样纵切面的元素空间分布，从而可以很好地反映锰结核在形成过程中的海洋气候、海水温度和pH值等变化。以上的一系列研究成果均说明，气体辅助高功率LI-TOF MS是一项优越的元素表面成像技术。

2.3.2 薄层深度分析 薄层样品在日常生活中非常普遍，其质量与镀层或涂层的厚度、组成及元素随深度的分布密切相关[57]，所以对薄层的深度分析至关重要。目前，代表性的薄层分析技术有光谱(LIBS，XFS，GDOES等)[58-60]和质谱(SIMS，LA-ICP MS)[3, 61]两大类。光谱技术通常存在谱图干扰、灵敏度差等缺点， SIMS和LA-ICP MS技术则存在严重的基体效应等缺点，而气体辅助高功率LI-TOF MS则能有效地解决这些技术问题[13]。 此外，随着飞秒激光的引入，可以产生更均一的溅射和更小的剥蚀量[62]。He等[63]采用飞秒(fs)LI-TOF MS技术分析多镀层的薄层样品，并与纳秒LI-TOF MS的分析结果做对比，发现两种激光模式的LI-TOF MS均可分析多镀层的薄层样品，通过计算发现(以Pd为例)，纳秒激光的平均溅射速率和深度分辨率分别为0.7 μm/pulse和1.0 μm；而飞秒激光产生的是55 nm/pulse的溅射速率和310 nm的深度分辨率，也即采用fs-LI-TOF MS应用于薄层分析在平均溅射速率和深度分辨率上均比纳秒激光优越了1个数量级。该技术还可以对非导体的薄层样品达到很好的分析效果。由此可见，气体辅助高功率LI-TOF MS是一项非常优越的薄层深度分析工具。

2.4 生物材料分析

在现代的生物分析里，生物材料由于复杂的基质和较宽的元素含量范围，造成对其中元素组成分析的难度较大[64]。气体辅助高功率LI-TOF MS是该应用领域中一项大有前途的分析技术。2009年，Chen等[65]使用该技术对生物样品，如茶叶标样、海带和猪皮，进行多元素分析，不仅可以分析其中的金属元素，而且可以同时确定其中的非金属元素组成。

在生物分析领域，最具挑战性的是单细胞分析：一方面，细胞存在较大的个体差异；另一方面，细胞体积较小，需要高空间分辨率的技术才可实现。最近，Gao等[66]采用气体辅助高功率飞秒LI-TOF MS分析了单个草履虫细胞(长100 μm，宽40 μm)，其中细胞通过在自行调配的一定浓度的含Na、Mg、Al、Zn、I、Ce的培养液中培养24 h，然后清洗、转移到石英片上，在真空烘箱中除去水及一些有机物后进行分析。该技术可以获得细胞里大量的元素信息，并且有着较高的重现性。其中，金属元素信号强度的波动范围为15%～35%，非金属元素信号波动范围为25%～50%。将该技术所得的定量结果与ICP-MS对500个同类细胞的消解结果对比，发现二者结果相近，而且对于部分ICP-MS没有检测到的元素，使用fs-LI-TOF MS均能分析，且其绝对检出限(ALOD)达到1.5 ×10-15g。由此说明，使用气体辅助高功率LI-TOF MS对于生物复杂基质可以实现元素定性和半定量分析。

2.5 有机金属的鉴定

随着均相催化的发展，功能有机金属化合物越来越受到重视，而对其进行分析鉴定也迫在眉睫[67]。对其分析的传统技术主要是基于MALDI和ESI质谱，但是这两种技术不仅需要对样品进行前处理，而且很难同时得到元素和小碎片的信息，因此不利于有机金属的鉴定。

高功率LI-TOF MS已经成功地直接应用于固体中的元素分析[47, 68]，因为高功率激光溅射产生的等离子体温度非常高[14]，被公认为是一种非常硬的电离方法，极易把有机物碎裂，所以过去一直认为它不适合于有机物的鉴定。但是最近Yu等[69]研究发现，仅仅通过改变离子源的辅气压力就可以获得样品中的元素、碎片和分子信息。这主要是由于在高功率激光照射到固体时，样品表面产生高温等离子体，内含大量的热自由电子和质子，而弹坑周围的一些化合物分子发生热脱附，并释放到样品表面的气态环境中。在高压He气条件下，He气对等离子体的压缩阻止了自由电子和质子与热脱附形成的气态样品分子之间的碰撞，此外，即便生成有机分子离子或碎片离子，它们也会与He原子发生碰撞而被进一步碎裂，所以此时的离子主要是等离子体中存在的离子(金属离子)。相反地，低He气压中，气态分子与热自由电子或质子之间碰撞，通过能量转移和电荷转移使这些分子发生电离，从而产生大量自由基形态或质子化分子离子及碎片。

气体辅助高功率LI-TOF MS可以同时获得有机金属的元素、碎片和分子信息，表明该技术不仅适用于无机元素分析，对于有机物的鉴定也是可以实现的。

2.6 溶液残渣的元素分析

气体辅助高功率LI-TOF MS采用激光取样，而激光取样是一项非常优越的固体采样技术，所以气体辅助高功率LI-TOF MS主要用于固体直接分析，而将其用于溶液样品的检测则鲜有报道。其实，通过简单的相变方式(如蒸发等)可以将溶液转为残渣再进行分析，该分析结果可以间接地反映原溶液元素的含量，所以对残渣的分析一直是工业生产、污染治理、环境监测等领域的重要需求[70]。但是，残渣通常仅仅是附着于基盘表面很薄的一层样品，对其分离取样的难度非常大。因为激光取样技术具有原位、耗样量小和空间分辨率高(微米级别)等优点，所以将其用于对残渣取样后进行飞行时间质谱分析是一项重要的残渣分析技术。

Yu等[71]报道了将混合的盐溶液蒸发，然后通过高功率LI-TOF MS对残渣进行分析检测，结果表明，在单个激光脉冲作用后，残渣中所有的元素信息均能被检测到，且其中各元素相对灵敏因子达到了可以实现半定量的标准范围，绝对检出限达到了飞克级。由此说明，该固体分析技术的应用可以扩展到溶液分析中，通过对残渣样品的分析可以间接反映原溶液中的元素组成。

2.7 其他方面的应用

高功率LI-TOF MS的应用主要是在高真空或者低真空条件下，但是这样就无法对样品实现实时、原位分析。近年来，有课题组[72]尝试在大气压下采用大功率的激光直接电离Cu基底样品，然后再引入到TOF MS中分析，其中空气与一般离子源辅气作用类似，即减少了离子动能又降低了离子价态。虽然大气压环境下获得的痕量元素和非金属的信号强度会略微降低，但是结果证实，该技术有能力应用于大气压下对样品进行直接电离分析。高功率LI-TOF MS的实时、原位分析技术尚有待进一步发展，且具有广阔的应用前景。

3 结论

高功率激光电离飞行时间质谱技术的发展包括仪器结构完善、激光技术的跟进以及对于该技术存在的关键问题的解决等。该分析技术近年来的应用在不断的拓展，从对固体金属元素的定性和定量、到无标样半定量分析、再到非金属元素的分析，凸显出其在元素分析方面的优越性能；元素表面成像和薄层的深度分析展现了该技术在元素的空间分布研究方面的前景；对于单细胞和茶叶等的分析表明，该技术不仅适用于传统的无机固体样品，而且对于复杂的生物体系也有能力应对；通过离子源气压变化可以同时获得有机金属样品的元素、碎片和分子信息，这一发现将该技术的应用延伸到了部分有机物的鉴定。由于采用激光取样，所以LI-TOF MS是一项固体直接分析技术，这是毋庸置疑的，通过对残渣的研究展现了该技术对溶液体系的间接分析能力。随着高功率LI-TOF MS技术的进一步发展，其应用也在不断地向更多领域延伸，所以高功率LI-TOF MS是一项前景广阔的分析技术。

4 展望

高功率激光电离飞行时间质谱技术在地质、化学及生物科学等领域的应用诠释了其强大的分析性能，但当前的分析目标仅局限于元素和较小的有机分子，而对于其他有机分子，如多肽、蛋白质等生物大分子的分析是该技术应用发展的新方向。该技术除了其应用领域在不断拓宽外，仪器也在向着小型化和便携式的目标发展。

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The Technique of High Irradiance Laser Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry

HE Miao-hong, HANG Wei, HUANG Ben-li

(DepartmentofChemistryandtheMOEKeyLabofSpectrochemicalAnalysis&Instrumentation，CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XiamenUniversity，Xiamen361005,China)

This article reviews the development and the applications of high irradiance laser ionization time-of-flight mass spectrometry(LI-TOF MS). The critical problems in traditional high irradiance laser mass spectrometry, such as the large kinetic energy distribution of ions, multiply charged ions, polyatomic ions, matrix effect as well as fractionation effect, have been successfully solved via the new design of instrumental structure as well as the optimization of the experiment conditions. Recent applications include qualitative and semiquantitative analysis of geological and metal solids without standards, determination of nonmetallic elements, elemental imaging and depth profiling of coatings, solution residue analysis, elemental analysis of complicated biomaterial, and simultaneous acquisition of elemental, fragmental, and molecular information on organometallic compounds, which dem-onstrates the high irradiance laser ionization time-of-flight mass spectrometry as a versatile technique in analysis.

laser ionization; time-of-flight mass spectrometry; solid analysis

2014-01-07；

2014-01-24

国家自然科学基金(21027011)；教育部创新团队基金(IRT13036)资助

何妙洪(1988～)，男(汉族)，福建漳州人，博士研究生，从事质谱仪器研究。E-mail: 838389615@qq.com

杭 纬(1966～)，男(汉族)，浙江杭州人，教授，从事质谱仪器研究。E-mail: weihang@xmu.edu.cn

O 657.63

A

1004-2997(2014)03-0193-10

10.7538/zpxb.2014.35.03.0193