质谱仪器行业的新发展

   日期:2019-05-15     浏览:17    
核心提示:近年来质谱仪器的发展可谓百花齐放,各大仪器公司陆续推出了一批质谱新品。随着食品安全、环境污染、公共安全、军事等领域需求的逐年增加,小型化的质谱仪发展迅速,也成为质谱仪器的一个重要发展趋势。
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  近年来谱仪器的发展可谓百花齐放,各大仪器公司陆续推出了一批质谱新品。随着食品安全、环境污染、公共安全、军事等领域需求的逐年增加,小型化的质谱仪发展迅速,也成为质谱仪器的一个重要发展趋势。

  质谱是什么?

  质谱(又叫质谱法)是一种与光谱并列的谱学方法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息,将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。

  对于常泡实验室的科研人员而言,质谱是个相当亲切的名词:作为一项高通量、多组分、样品适用范围广、兼具高灵敏度及高特异性、可提供丰富化学结构信息的分析手段,定量或定性实验中都少不了它的身影。在实验室外,质谱也已被广泛应用于公安违禁品检验、食品安全验证、药物研发、环境监测、临床医疗等多个领域。

  质谱分析的起源发展

  质谱分析是一种测量离子质荷比(质量-电荷比)的分析方法,其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带电荷的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素,研究了53个非放射性元素,发现了天然存在的287种核素中的212种,第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。

  质谱仪的种类

  质谱仪种类非常多,工作原理和应用范围也有很大的不同。从应用角度,质谱仪可以分为下面几类:

  有机质谱仪

  由于应用特点不同又分为:

  ①气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)

  在这类仪器中,由于质谱仪工作原理不同,又有气相色谱-四极质谱仪,气相色谱-飞行时间质谱仪,气相色谱-离子阱质谱仪等。

  ②液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)

  同样,有液相色谱-四器极质谱仪,液相色谱-离子阱质谱仪,液相色谱-飞行时间质谱仪,以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。

  ③其他有机质谱仪,主要有:

  基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS),傅里叶变换质谱仪(FT-MS)

  无机质谱仪

  包括:

  ①火花源双聚焦质谱仪。

  ②感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)。

  ③二次离子质谱仪(SIMS)

  但以上的分类并不十分严谨。因为有些仪器带有不同附件,具有不同功能。例如,一台气相色谱-双聚焦质谱仪,如果改用快原子轰击电离源,就不再是气相色谱-质谱联用仪,而称为快原子轰击质谱仪(FABMS)。另外,有的质谱仪既可以和气相色谱相连,又可以和液相色谱相连,因此也不好归于某一类。在以上各类质谱仪中,数量最多,用途最广的是有机质谱仪。

  除上述分类外,还可以从质谱仪所用的质量分析器的不同,把质谱仪分为双聚焦质谱仪,四极杆质谱仪,飞行时间质谱仪,离子阱质谱仪,傅立叶变换质谱仪等。

  质谱的新研究

  质谱的新方法、新技术是质谱研究领域的热点。MALDI质谱具有高灵敏度、高通量、高选择性、高分辨等优点,广泛应用于生物学研究。质谱成像技术相较于其他分析技术具有免标记、高通量、可以表示空间信息等多种优势,是近年来发展极快的一种分析手段。质谱成像技术在药物研发领域有巨大的应用前景,也为环境毒理研究提供了新的视角和解决方案。

  德国吉森大学读物理学博士期间,周振得到了无网反射飞行时间检测器发明人H.Wollnik教授和垂直引入式飞行时间检测器发明人A.Dodonov教授的指导,在2000年成功研制出了分辨率达20000的高分辨垂直引入式飞行时间质谱仪,技术指标为当时国际同类仪器的最高水平。

  在业内都知道,2017年周振把一台在线单颗粒气溶胶质谱仪卖到了美国市场。这是一家美国的科研机构,当时在全球市场进行采购。周振说,负责采购的研究人员正是这款在线单颗粒气溶胶质谱仪原理发明人的学生,“可以想象他们的要求非常高。”周振说,“全球总共能做这台仪器的只有两三家,能够批量生产的只有我们一家。”

  对自己企业的发展,他说:“现在的产值是一亿元,五年之后希望能达到五亿元。一个不争的现实是,国家每年百亿元的采购量,依然有98%来自进口。希望十年之后,我们能占到20%的份额。”

  质谱行业的发展展望

  进入21世纪,现代科学技术的发展对分析测试技术提出了新的挑战。与经典的化学分析方法和传统的仪器分析方法不同,现代分析科学中,原位、实时、在线、非破坏、高通量、高灵敏度、高选择性、低耗损一直是分析工作者追求的目标。在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的方法。电喷雾解吸电离技术、电晕放电实时直接分析电离技术和电喷雾萃取电离技术的提出,满足了时代的需要,满足了科学技术发展的要求,为复杂样品的快速质谱分析打开了一个窗口。

  便携式质谱仪是新型质谱仪的研究热点之一,便携式质谱仪的研究主要集中在离子化技术、质量分析技术方面,检测器多采用Detech公司和SGE公司的商品化检测器。为适应离子化技术、质量分析技术的快速发展,开发高性能离子检测技术已迫在眉睫,而低噪音、高稳定性、宽质量范围、较低的质量岐视、长寿命、低成本将是离子检测技术发展中所要追求的目标。

  质谱和光谱、核磁共振等方法是并列关系,暂时很少有交叉领域。实际上,质谱和这些经典谱学方法之间的交叉,也是应该值得重视的研究领域。

  生物质谱可提供快速、易解的多组分的分析方法,且具有灵敏度高、选择性强、准确性好等特点,其适用范围远远超过放射性免疫检测和化学检测范围,生物质谱在检验医学中主要可用于生物体内的组分序列分析、结构分析、分子量测定和各组分含量测定。

  
 
日期: 2019-05-15
标签: 质谱 质谱仪 质谱仪器 发展
 
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