质子转移反应质谱法

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:10:39 #质谱,度量仪器

质子转移反应质谱法(英语:Proton-transfer-reaction mass spectrometry,缩写:PTR-MS),是一种使用气相水合氢离子作为离子源试剂的分析化学方法。使用质子转移反应质谱法进行分析的仪器称为质子转移反应质谱仪。
1995年,因斯布鲁克大学粒子物理研究所的科学家们发明了这一分析方法。目前,PTR-MS多用于环境空气中的挥发性有机物的实时监测。质子转移反应质谱仪通常由一个与漂移管直接连接的离子源以及分析系统共同组成(与选择粒子流动管质谱仪SIFT-MS不同,SIFT-MS并不与滤质器直接连通)。质子转移反应质谱仪通常使用四极杆质量选择器或飞行时间质谱仪作为分析系统。
商用的PTR-MS通常反应时间为100毫秒,并且可以达到兆分之一的灵敏度。目前PTR-MS的主要应用领域包括环境研究,食品与风味科学,生物研究,医学研究等。

使用H3O+ 作为离子源的质子转移过程可以描述如下,其中 R {\displaystyle R} 指的是待测的痕量组分:

H 3 O + + R R H + + H 2 O {\displaystyle H_{3}O^{+}+R\longrightarrow RH^{+}+H_{2}O}

上述反应受到质子间亲和力的限制,仅可以在 R {\displaystyle R} 的质子亲和力比H2O 大的情况下进行,即 R {\displaystyle R} 的质子亲和力需要大于691 KJ/mol。空气中的主要成分例如氮气N2,氧气O2,氩气Ar和二氧化碳CO2等的质子亲和力都要小于691 KJ/mol,因此可以认为H3O+只和其中的挥发性有机物进行反应,而空气本身则起到缓冲气体的作用。此外,由于待测物中的痕量组分含量很低,通常可以近似认为反应过程中的H3O+总数是维持不变的。由此,我们也就可以得到如下反应方程式:

= 0 ( 1 e k t ) 0 k t {\displaystyle =_{0}(1-e^{-kt})\thickapprox _{0}kt}

其中, {\displaystyle } 指的是反应物离子浓度, 0 {\displaystyle _{0}} 指的是在默认缓冲气体不参加反应的情况下的离子源离子浓度, k {\displaystyle k} 指的是化学反应速率常数, t {\displaystyle t} 指的是离子通过反应区域需要的平均时间。PTR-MS质谱仪可以对反应物离子浓度和离子源离子浓度进行测量,多数化合物的反应速率常数都可以在相关文献中获得,而反应时间通常可以从仪器参数中获得。因此,痕量组分的绝对浓度 {\displaystyle } 就可以很容易的通过计算获得,而不需要进行任何校准或使用标准气体。同样这也说明了PTR-MS质谱仪的总灵敏度主要由离子源的离子产率决定,见图1。

相关

  • 弗里德希氏共济失调弗里德赖希隐性遗传运动失调症(也称为FA)是一种罕见的遗传性疾病,会导致进行性神经系统损伤和运动问题。它是由于在FRDA基因的intron 1有CAA三核甘酸重复序列的过度扩增。它通
  • 可信度信度(英语:Reliability),指的是测量方法的品质,即对同一现象进行重复观察之后是否可以得到相同资料值。科学研究者试图使用一系列的指标来测量个人或社会现象。可信度概念是研究
  • 黄曲霉黄曲霉菌(学名:Aspergillus flavus)或称为黄麹菌、黄麹霉、黄曲霉与黄曲霉等,是一种真菌。在自然环境中,它是一种常见的霉菌,在储存的榖类中会造成储存的问题。它也是一种人类的病
  • 中国传统游戏列表中国传统游戏,可分为棋类、牌类、猜射等类型。若干项目被列入中国国家级非物质文化遗产。
  • 丙醇丙醇(分子式:C3H7OH)有以下几种同分异构体:
  • 汉程客运汉程汽车客运股份有限公司(英语:Han-Cheng Bus Traffic Co., Ltd.),简称汉程客运,为2013年成立之高雄市公车业者,主要接续原高雄市公共汽车管理处释出之部分路线,为台湾爱巴士交通
  • 唯象唯象理论(phenomenology),是物理学中解释物理现象时,不用其内在原因,而是用概括试验事实而得到的物理规律。唯象理论是试验现象的概括和提炼,但仍无法用已有的科学理论体系作出解
  • 总爷国小台南县麻豆镇总爷国民小学,简称总爷国小,是台湾台南县麻豆镇曾经存在过的一所国民小学。于民国97年(2008年)因为台南县政府要扩建南瀛总爷艺文中心的范围,总爷国小遭裁撤,并入台
  • 重庆主城区坐标:29°33′N 106°33′E / 29.550°N 106.550°E / 29.550; 106.550重庆主城区,又称主城九区、重庆中心城区,是对中国重庆市行政区划内的建置较早、位于城市中心、经济较为
  • 龙窑蛇窑,亦即龙窑,是一种窑体的结构为细长型、圆筒状的窑,外形并不弯曲,而其长度可达100米以上,大多盖在山坡上利用其坡度,所以窑体上下两处有高低落差,上方接着高耸的烟囱,下方为燃烧