有机质谱仪的场电离源和场解吸电离源

有机质谱仪的场电离源和场解吸电离源
在细金属丝或金属针上加以正高压，形成10+7～10+8V/cm 的电场梯度，气态有机化合物分子在高压静电场作用下，价电子以一定的几率穿越位垒而逸出，生成分子离子。这种电离过程叫作场电离或场致电离，适用于气态或可以气化的液态和固态有机化合物样品电离。下图是场电离源示意图。


　　场电离源电离的特点是谱图简单，有较强的分子离子峰，碎片离子峰很弱，几乎没有，适用于分子量的测定和混合的有机化合物中各组分的定量分析（不用分离，混合物直接进样）。场电离源的灵敏度比电子轰击电离源高1～3 个数量级。 发生器| 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计|
　　场电离源也需先将有机化合物分子气化，再将气化后的有机化合物分子引入电离区，故场电离源也不适用于难挥发的、热不稳定的有机化合物。为此，Bekey 于1969 年设计了场解吸电离源。场解吸电离源的结构与工作原理和场电离源基本相同，只是被测有机化合物不需先加热气化，而是将其溶于溶剂中，然后滴加在场发射丝上。场发射丝可通电加热使其上的有机化合物从发射丝上解吸，解吸所需的能量远低于气化所需的能量，故有机化合物分子不会发生热分解。
　　场电离源和场解吸电离源电离有机化合物样品的效率高低在于场发射丝的“活化”好坏，“活化”就是在场发射丝上生长一些针状晶体（发射体），以此来增强场发射丝附近的电场强度，以提高电流效率，同时也可增加场发射丝的表面积，使其吸附更多的有机化合物。Migahed 等对酸、醇、胺、酯、酮、链烷烃、硫化物等一系列有机化合物“活化”场发射丝的效率作了比较，发现具有高偶极矩、低离子化势的有机化合物，如硝基衍生物、醛和腈最适用于场发射丝的活化，而苯甲腈是最佳活化剂。
　　除了用上述含碳化合物在钨制场发射丝上沉积碳微针外，还可在高温“活化”时充入硅烷气，在钨丝上沉积硅的针状晶体，再用溶于乙醇中的酒石酸预处理，可增加场发射效率。此方法对包括赖氨酸、精氨酸在内的肽类化合物的分析特别有效。还可使用气相金属羰基化合物来“活化”场发射丝，在场发射丝上生成纯金属、合金或金属碳化物的针状晶体。
　　场发射丝的“活化”方法除上述高温气相沉积法外，还有金属针状晶体的电化学生成法。此方法可用很多不能采用气相沉积技术的金属来“活化”场发射丝。例如，可以用电解法使锌、铜和铁的针状晶体沉积在钨丝上，得到很好的场电离和场解吸的质谱图。
　　中国学者胡廷育等发明了一种不需使用场发射丝“活化”仪器的材料和处理方法，这一方法已获中国专利。这一方法的发明大大方便了场解吸电离源的应用。
　　为了能得到一些有机化合物结构的信息，希望使用场电离源和场解吸电离源时也能得到一些碎片离子峰，可在场电离源内设立碰撞室，用中性分子、光子或电子来碰撞场电离或场解吸电离产生的分子离子；或者提高场解吸时的样品加热温度，使样品分子在解吸时发生热分解，分解产物按场电离机理电离，产生碎片离子峰。在场解吸电离时，随场发射丝电流增加（加热温度增加），碎片离子峰也再增加。