痕量有机物离子迁移谱高分辨检测方法研究

离子迁移谱检测技术在环境污染、食品安全、化学毒剂、生物医药等多学科领域中被用于痕量毒害有机物的快速检测和监控，但长期以来，大气压下的离子迁移谱一直处在低分辨水平，这限制了对有机物检测的分辨能力和准确性，大气压下离子迁移谱的低分辨已成为制约该技术发展的一个瓶颈。为此，项目拟开展大气压放电面等离子体源-离子迁移谱技术研究：面等离子体源将提供更高浓度的离子，使得检测物质离子化效率增强，再通过迁移区电压增加、迁移管加长、离子门开启时间缩短等措施，借助计算模拟和质谱诊断，实现大气压下离子迁移谱的分辨率的显著提高。通过大气压放电点等离子体源-离子迁移谱对有机污染物的检测对比，展现大气压放电面等离子体源-离子迁移谱检测的高分辨能力。

本项目开展了大气压放电面等离子体源-离子迁移谱技术研究，并按计划完成了项目的预期研究目标。通过大量实验比较和理论计算，设计了高效的面等离子源，利用面等离子体源获得了高浓度的离子，增强了被测样品的离子化效率。通过增强迁移区电压、增加迁移管长度、缩短离子门电压开启时间等措施，获取了高分辨的最佳实验参数，实现了大气压下离子迁移谱分辨率的显著提高。利用所建立的高分辨IMS装置对多种挥发性有机污染物进行了正/负协同检测实验，利用正离子检测方式对多种醇类、酮类、苯系物等多种有机物进行了检测，利用指数稀释法获得了样品的检测灵敏度, 利用该方法得到的检测灵敏度可达到ppb量级, 另外利用所建立的IMS装置对一次性输液器包装中的气体进行迁移谱测量，获得了包装内环己酮的浓度，表明该方法可以用于一次性医疗器械中环己酮等有机溶剂的快速检测，对医疗器械产品的质量监控有一定帮助。采用负离子检测方式以氮气做为载气对多种挥发性卤代烷烃进行了检测，研究了迁移管中的电子俘获和离子分子反应过程，获得多种被测样品的电子吸附速率常数，揭示了迁移管中的离子分子转化机理，填补了相应数据库的空白；对包括碳链异构、官能团异构和官能团位置异构在内的多种同分异构体有机物进行了分析检测。以上在所设计建立IMS装置上所进行的一系列研究都展现了大气压放电面等离子体源-离子迁移谱检测的高分辨能力。