kemisk ionisering (CI) er en blød ioniseringsteknik, som er den direkte anvendelse af forskningsresultaterne af molekylære og ionreaktioner i analytisk kemi. Den tidligste ioniseringsteknik var elektronbombardement ionisering (EI). Produktet opnået af EI har mange fragmenter, hvilket er vanskeligt at analysere. CI, der producerede meget få fragmenter, begyndte i 1950 ‘ erne og har et stort potentiale inden for analytisk kemi.

i CI-processen bombarderer elektroner først reagensgassen for at generere reagensioner. Prøvemolekylerne ioniseres derefter af reagensioner gennem molekylær og ionreaktionsvej. 1970 ‘ erne blev betragtet som en milepæl i udviklingen af CI. På det tidspunkt løste forskere manglerne ved CI ‘ s arbejde i et vakuummiljø, hvilket gjorde det muligt for CI at arbejde under atmosfæriske forhold. Atmosfærisk kemisk ionisering giver energi fra koronaudladning og kræver ikke et vakuummiljø, hvilket i høj grad øger rækkevidden af CI-applikationer. I øjeblikket har CI været meget anvendt i massespektrometri-teknikken.

princippet om kemisk ionisering

princippet om CI er at bruge reagensionion+ til at reagere med analytmolekylet A for at opnå ionisering af analytten:

i ovenstående reaktion er H+ afledt af den ioniserede reaktionsgas. Nogle almindelige reagensgasser omfatter methan, ammoniak, vand og isobutan. Reaktionstiden og hastighedskonstanten (k) i formlen kan opnås ved litteratur eller måling. Når reagensionen er H3O+, er formlen (2):

Reagension produceres af en ionkilde. Almindeligt anvendte ionkilder inkluderer hovedsageligt strålingskilde, hul katodeudladningskilde og almindelig glødudladningskilde. 210po og 241Am er de mest almindelige strålekilder. Ioniseringsprocessen begynder med alfapartiklerne udsendt af 210Po og 241am. Det har en høj energi og kan kollidere med reagensgassen for at generere reagensioner og elektroner. Hvis de genererede elektroner er høje nok, kan de kollidere med reagensgassen for at danne nye reagensioner og elektronik. I CI ved anvendelse af H3O + som reagension anvendes en hul katodeudladningsstrømkilde almindeligvis, som kan producere 99,5% af H3O+.

i henhold til betingelserne for kemisk ionisering klassificeres CI i kemisk ionisering med lavt tryk (

Figur 1. Princippet om kemisk ionisering

fordele og ulemper ved CI

opløsningen af CI-spektret er enkel, og den nøjagtige molekylvægt af analytten kan opnås. Produktet opnået af CI har få fragmenter, og dets produkter er hovedsageligt molekyler og ioner af analytten. Selektiviteten af CI kan let øges ved at vælge en passende reagensionion. Reagerer reagensionen H3O + kun med et organisk stof med en protonaffinitet større end H3O+. Derudover har CI høj følsomhed og hurtig respons (15s). Men hvis de reaktive ioner er urene, og en række kemiske ioniseringsreaktioner vil forekomme på samme tid, bliver massespektrometrien vanskelig.

eksempler på CI-applikationer

på nuværende tidspunkt anvendes CI i vid udstrækning som en ionkilde i massespektrometrisystemer til påvisning af forskellige sporstoffer. CI kan bruges til påvisning af stoffer som sporgasser i atmosfæren, pesticidrester i grøntsager og frugter, melamin i mælkepulver, Blødgørere og herbicider i jord. Derudover kan CI også bruges til materialeidentifikation, såsom at identificere kvaliteten af te.

• måling af flygtige organiske forbindelser (VOC)

Ved måling af VOC med CI anvendes H3O+ generelt som en reagension. H3O + reagerer ikke med de fleste stoffer i luften, såsom O2, N2, CO2 osv. På den anden side er de fleste af protonoverførselsreaktionerne ikke-dissocierede, så produktionerne er single, hvilket gør analysen af resultaterne enkel. Princippet om måling af VOC ved anvendelse af H3O+ som reagension er vist i ligning (3). Slutproduktet blev løst ved protonoverførselsreaktionsmassespektrometri.

• bestemmelse af melamin i mælkepulver

Ved måling af melamin med CI anvendes N2 som reagensgas. Under virkningen af højspænding gennemgår N2 og H2O komplekse fysisk-kemiske reaktioner for at generere reagensioner H3O+. Reaktionsprocessen er vist i Formel (3-6). H3O + reagerer med melamin i mælkepulveret, og reaktionsprincippet er vist i Formel (2).

• identifikation af tekvaliteten

forskellige typer te kan identificeres ved at måle de kemiske stoffer på overfladen af teblade med CI. H3O + reagerer med overfladen af teen med butanol, geraniol, koffein og andre stoffer, og reaktionsprodukterne danner forskellige massespektre på massespektrometeret. Indholdet af det samme stof i forskellige sorter af te er forskelligt, så massespektret dannet ved ci-detektion er anderledes. Massespektret kan til en vis grad afspejle teens kemiske fingeraftrykskarakteristika. Derfor har CI vigtig praktisk anvendelsesværdi til hurtig identifikation og kvalitetsanalyse af te.

kemisk ionisering anvendes i vid udstrækning i massespektrometri på grund af dets stærke selektivitet og høje følsomhed. Kemisk ioniseringsmassespektrometri (CIMS) muliggør ikke kun tandemmassespektrometri identifikation af stoffer i komplekse prøver, men opnår også kemiske fingeraftryksdata til prøver til kemometrisk analyse. Anvendelsen af CIMS har en positiv effekt på at fremme udviklingen af fødevarer, medicin, miljøbeskyttelse, landbrug og andre industrier.

Vi har kort introduceret CI, en type ioniseringsmetode, som kan hjælpe dig med at forstå mere om massespektrometri. Hos Creative Proteomics har vi udviklet den professionelle massespektrometriplatform, der indeholder avancerede instrumenter. Ved at bruge massespektrometri kan Creative Proteomics levere forskellige tjenester for at imødekomme forskellige krav, herunder:

• Proteomics Service
• Metabolomics Service
• Glycomics Service

1. Fales H M; et al. Sammenligning af massespektre af nogle biologisk vigtige forbindelser som opnået ved forskellige ioniseringsteknikker. Analytisk Kemi, 1975, 47(2):207-219.
2. Lindinger M; et al. Online overvågning af flygtige organiske forbindelser ved PPTV-niveauer ved hjælp af proton-transfer-reaction massespektrometri (PTR-MS) medicinske applikationer, fødevarekontrol og miljøforskning. International tidsskrift for massespektrometri & ionprocesser, 1998, 173(3):191-241.
3. Chen H; et al. Overflade desorption atmosfærisk tryk kemisk ionisering massespektrometri til direkte omgivende prøveanalyse uden giftig kemisk kontaminering. Tidsskrift for massespektrometri, 2010, 42(8):1045-1056.
4. Yang s; et al. Påvisning af melamin i mælkeprodukter ved Overfladedesorption atmosfærisk tryk kemisk Ioniseringsmassespektrometri. Analytisk Kemi, 2009, 81(7):2426.