电喷雾/光电离双源型小型离子阱质谱仪的研制

构建了一套电喷雾/紫外灯双电离源离子阱质谱仪系统,用于气体和液体样品的快速检测.仪器采用非连续大气压进样技术,通过夹管阀装置来同时完成电喷雾离子和中性气态样品的采集和传输.所配备的两种电离源适合不同的分析对象,在应用上具有一定的互补性,其中电喷雾源用于溶液中极性化合物的电离,而紫外电离源主要用于分析气态有机物.本研究选择了苯甲醚、甲苯、2,4-二甲基苯胺、精氨酸、利血平和阿斯巴甜等不同类型的样品,测试了仪器在使用不同电离模式下的工作性能.结果表明,电喷雾源和紫外光电离源可用于不同类型样品的电离,在分析2,4-二甲基苯胺时还能分别生成不同类型的分子离子.两种电离源在工作时互不干扰,既能单独使用,也能同时开启,可根据检测需求随意切换工作模式,获得更全面的样品成分信息.双离子源设计是扩展小型质谱仪应用范围的一种有效途径,这种方案不会明显增加仪器的体积,却能提供更多样化的分析功能,满足对不同类型样品的检测需求.     

因子分析法在质谱成像数据分析中的应用

对因子分析法在质谱成像数据分析中的应用进行了研究。本方法分析的质谱成像数据来源于空气动力辅助离子源质谱成像技术,所用样品为含有3种不同颜料(红色、蓝色、黑色)的笔迹样品。对该样品的成像数据进行因子分析后,将成像数据分为了背景、黑色、蓝色和红色因子。分析结果显示,m/z 443.2,478.4,322.2(344.2)分别在红色、蓝色、黑色因子中的贡献值远大于其它质荷比,因此是3种颜料的特征质荷比。此结果与实际情况相符,证明使用因子分析方法对质谱成像数据进行分析和特征提取是可行的。对因子分析与主成分分析的成像数据处理结果进行了比较,结果显示,因子分析可以更简单和定量地对特征质荷比进行取舍,在生物标志物提取、疾病诊断、药理分析等方面有较大的应用潜力。     

一种基于数值分析的矩形离子阱仿真优化方法

提出了一种对矩形离子阱进行仿真设计和优化的方法。该方法以数值分析为基础,对离子在矩形离子阱中的运动进行分析,得到相应的离子运动二阶微分方程。然后使用数值分析的Runge-Kutta法,对此二阶微分方程进行求解,可以得到理想状态下离子在离子阱中稳定的条件,从而完成对矩形离子阱的设计和优化。采用本方法,设计并优化了一种矩形离子阱,质量范围最大为260 amu/e,使用乙醇作为目标样品,紫外灯源作为离子源,法拉第筒作为检测器,对该矩形离子阱进行了质谱实验,成功得到了质谱结果,验证了所提出的数值分析仿真优化方法的实用性和正确性。本方法简单易行,便于修改,针对性强,可对多个参数使用循环遍历的方式来寻找最优值,特别适用于对未知结构或参数的探索研究。以此方法为基础可开发离子运动仿真软件,有很好的应用前景。     

基于视频图像的微型飞行器飞行高度提取方法

微型飞行器飞行高度是其自主飞行的重要参数之一。为了准确快速地获取微型飞行器的飞行高度参数,提出了一种利用视频图像获取微型飞行器飞行高度的鲁棒性算法。算法利用图像处理、图像分析的方法,结合光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式。这种基于视频图像提取微型飞行器飞行高度的方法具有很好的实时性和对恶劣环境的适应能力。在主频为750Hz的地面站上,其工作频率可以达到12Hz。飞行实验表明,这种基于视频图像的飞行高度提取算法最大误差不超过10m,这一精度满足飞行器平稳飞行的需要。     

毛细管直接进样质谱仪在液体样品分析中的应用

毛细管进样是目前小型质谱中常见的进样方式,它主要用于在大气压条件下对气态样品直接进行成分分析。本研究将自行搭建的一台基于毛细管进样和电子轰击电离源的小型四极杆质谱仪用于液体样品的分析研究,主要通过对甲苯样品的测定来验证液体直接进样分析方法的可行性。液体进样的方式能防止大气采样过程中空气的摄入,降低谱图上空气背景的干扰。结果表明,采用5μm内径的进样毛细管时,仪器能直接用于对液体样品的分析。此外,实验中还通过在毛细管上施加高电压的方式使采集的液体形成电喷雾,以此来促进液体的气化过程,使样品更易于被电离,这一方案能显著提高仪器的检测效率和灵敏度。