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   質(zhì)譜是分析儀器中應用較廣的一類(lèi)儀器裝置，在生命科學(xué)、臨床診斷、食品安全、環(huán)境檢測乃至各類(lèi)材料研究中都有重要用途。但是，質(zhì)譜儀器也是相對而言在結構和功能上較為復雜的一類(lèi)儀器裝置，在分析儀器小型化日益普遍的今天，質(zhì)譜儀器相對光譜儀器、色譜儀器和電化學(xué)儀器小型化而言，發(fā)略顯緩慢。一個(gè)重要的原因是，質(zhì)譜儀器需要在真空下工作，因此小型化比較困難。

  目前，國際質(zhì)譜研究工作者在質(zhì)譜儀器小型化方面已有不少研究，尤其最近幾年，常壓敞開(kāi)式離子源的發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了質(zhì)譜儀器小型化的進(jìn)程。在日前召開(kāi)的“2013現場(chǎng)檢測儀器及技術(shù)研討會(huì )”上，清華大學(xué)張新榮教授對質(zhì)譜離子源的現狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

　　據張新榮教授介紹，關(guān)于常壓敞開(kāi)式離子源研究較早的例子應該追溯到ESI的發(fā)展，但DESI的提出對這一項技術(shù)的普及起到了很積極的推進(jìn)作用，DESI作為一種基于ESI的改良技術(shù)，能夠直接從固體表面將樣品解吸附和離子化，大大降低了分析過(guò)程對樣品預處理技術(shù)的需求，特別適合設計小型化與便攜式的質(zhì)譜儀器。隨后又有人提出了一種基于等離子體技術(shù)的離子源DART。目前這兩種技術(shù)以及由此衍生的各種技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。

　　我國學(xué)者在常壓敞開(kāi)式離子源技術(shù)上的發(fā)展與國際幾近同步，目前已經(jīng)有多個(gè)國內的研究小組開(kāi)展了卓有成效的研究，也取得了領(lǐng)國際同行矚目的研究成果。作為國內這一領(lǐng)域的研究成員之一，張新榮課題組在常壓敞開(kāi)式質(zhì)譜離子源方面也做了一些探索，如2007年提出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用、特別適合小型便攜式質(zhì)譜的離子源DBDI，并與國家計量科學(xué)研究院合作，研制了一臺小型便攜式質(zhì)譜儀器，獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。特別值得欣慰的是，這種新型離子源已經(jīng)成為國際同行高度認可的離子源之一。

　　但關(guān)于小型質(zhì)譜儀器離子源研究，現在仍存在問(wèn)題：(1)隨著(zhù)質(zhì)譜儀器體積的減小，質(zhì)量分析器和檢測器接收到的離子的數目會(huì )大大降低，靈敏度成為小型質(zhì)譜的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，這就要求有更高離子化效率的離子源加以補償;(2)小型質(zhì)譜儀器的主要用途是現場(chǎng)分析，樣品預處理和分離過(guò)程在現場(chǎng)很難完成;這就要求離子源要能夠在在常壓下工作，并對樣品有一定的選擇離子化功能。

　　此外，質(zhì)譜小型化除離子源方面的研究外，質(zhì)量分析器和檢測器的小型化研究也不可缺少。目前，質(zhì)量分析器的小型化研究技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，檢測器的小型化可能是一個(gè)重要的研究方向。據張新榮教授介紹，清華大學(xué)精儀系已研制成功MEMS法拉第筒(FCA)離子檢測器。實(shí)驗證明，該檢測器噪聲水平很低，在0.1pA左右，且不受外界高壓射頻電壓的干擾，靈敏度高。

　　張新榮教授認為，“從貴族走向平民”是質(zhì)譜研究的未來(lái)趨勢，方法創(chuàng )新是質(zhì)譜儀器發(fā)展的源泉，在報告中，關(guān)于如何促進(jìn)質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展，他也給出了自己的觀(guān)點(diǎn)：

　　(1)質(zhì)譜的許多創(chuàng )新概念不是儀器設計與制造專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家或工程師提出的，而是由具有分析化學(xué)背景的學(xué)者提出來(lái)的，且他們最初的研究都屬于分析化學(xué)方法學(xué)研究。因此，分析方法創(chuàng )新是分析儀器創(chuàng )新的重要源泉，這是分析儀器制造這門(mén)專(zhuān)業(yè)的獨特性質(zhì)決定的。

　　(2)質(zhì)譜研究的新技術(shù)大都成就了一種新的分析儀器的產(chǎn)業(yè)化，特別是ESI-MS,已經(jīng)成為質(zhì)譜分析儀器最具市場(chǎng)覆蓋度的商品。但是，上述技術(shù)多數沒(méi)有對精密加工提出太高的要求，雖然電噴霧取決于高壓電源，這些技術(shù)都是很成熟的。因此，我國分析儀器落后的原因并不是精密加工技術(shù)落后制約的，缺少創(chuàng )新思想是我國分析儀器真正落后的原因。

　　(3)許多質(zhì)譜成果是大學(xué)教授完成的，如ESI、DESI、PTR，也有不少是公司下屬的研究所完成的，如MALDI與DART，因此，分析儀器的創(chuàng )新本身并沒(méi)有以誰(shuí)為主體的問(wèn)題，任何人、任何單位、包括大學(xué)、研究所、公司都能夠成為創(chuàng )新的主體。但是，有一點(diǎn)是共同的，即分析儀器創(chuàng )新都是由需求產(chǎn)生、由方法創(chuàng )新起步，產(chǎn)學(xué)研共同協(xié)作完成的。因此，調動(dòng)所有與分析儀器應用部門(mén)、研究部門(mén)、產(chǎn)業(yè)化部門(mén)等各行各業(yè)的積極性，在一個(gè)政府搭建的平臺上進(jìn)行有效地合作，才能形成一個(gè)國家分析儀器不斷創(chuàng )新的基礎。

　　最后，張新榮教授指出，質(zhì)譜儀器的小型化和現場(chǎng)檢測將是國際質(zhì)譜儀器發(fā)展的第三次浪潮，國內學(xué)者應該不失時(shí)機抓住機會(huì )，在競爭中勝出。（撰稿：蕭然寒秋）