激光电离源的研制及其与台式飞行时间质谱仪联用
2015-12-13叶启亮郭长娟钟伟填黄正旭
叶启亮,胡 帆,郭长娟,3* ,钟伟填,李 磊,黄正旭,程 平,周 振
(1. 华南师范大学化学与环境学院,广州510006;2.上海大学环境与化学工程学院,环境污染与健康研究所,上海200072;3. 广州市能源转化与储能材料重点实验室,广州510006;4. 广州禾信分析仪器有限公司,广州510663)
激光电离(laser ionization,LI)作为一种可直接分析固体样品[1-4]的电离方式,不仅样品制作简单,免去了繁琐的样品制备及消解程序,而且电离室真空度低,样品更换容易,检测速度快,能耗少. 同时,只要激光能量选用恰当,LI 电离的样品可以不用考虑其物理特性,导体或半导体样品,块状、粉末状乃至气溶胶样品亦可以分析[5-7]. 飞行时间质谱仪(Time-of-flight mass spectrometer,TOFMS)具有对离子的传输率高、灵敏度高、分辨率高、质量检测范围宽(理论上无质量检测上限)、检测速度快(微秒级)的优点,目前受到广泛应用[8-12]. 由于激光产生的离子具有脉冲属性,将LI 源的脉冲供电方式与TOFMS 的脉冲推斥离子方式结合可以提高离子利用率,从而提高对固体样品痕量元素的检出灵敏度.TOFMS 是作为LI 源分析器的最优选择.
本文将自制LI 源与自制TOFMS[13]联用,优化离子源及接口的参数,考查了LI-TOFMS 在实际样品检测应用中的效果.
1 LI 工作原理
激光是可以实现能量高度集中的光源,也是一种电磁波. 当激光束焦点处的能量达到1010~l014W/cm2或电场强度超过107V/cm 时,可使物体原子中的电子脱离原子核的束缚,变成自由电子,并形成自由电子与离子共存的等离子体,即光学击穿,其原理如图1 所示[7].在激光焦点处形成的微型……