楊寶坤，姜 婷，向 玉，徐 偉，翟雁冰

（1.北京理工大學(xué) 生命學(xué)院，北京 100081；2.北京理工大學(xué) 醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100081）

0 引言

質(zhì)譜儀是利用樣品離子質(zhì)荷比差異實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離及檢測(cè)的分析儀器，具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、分析速度快、能快速同時(shí)分析多組樣品等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代物理、化學(xué)、生物學(xué)等諸多領(lǐng)域不可替代的分析工具。作為質(zhì)譜儀的核心組成部件，質(zhì)量分析器利用特定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)操控離子的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同樣品離子的質(zhì)量分析，其工作原理與質(zhì)譜儀的分析性能（如分辨率、質(zhì)量范圍等）息息相關(guān)。根據(jù)工作原理的不同，目前的質(zhì)量分析器主要有磁偏轉(zhuǎn)（Magnetic sector）、四極桿（Quadrupole，Q）、飛行時(shí)間（Time of Flight，TOF）、離子阱（Ion Trap，IT）、傅立葉變換離子回旋共振（Fourier transform ion cyclotron resonance，F(xiàn)TICR）以及軌道離子阱等多種類型。其中，離子阱質(zhì)量分析器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)真空度要求低、靈敏度高、可多個(gè)串聯(lián)進(jìn)行質(zhì)譜分析等諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在質(zhì)譜分析中得到了廣泛的應(yīng)用，成為小型化質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的首選。為了滿足不同的分析需求，小型離子阱質(zhì)譜儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與大多數(shù)敞開式電離方法的結(jié)合[1-2]，包括解吸電噴霧電離[3]、直接實(shí)時(shí)分析[4]、低溫等離子體電離[5]、紙噴霧電離[6]和光電離[7]等。

離子阱是在四極桿的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種小型無磁質(zhì)量分析器，1953年由Paul等[8]提出。由于在環(huán)電極上施加U+Vcos（Ωt）（其中，U為直流信號(hào)幅度，V為交流信號(hào)幅度，Ω為交流信號(hào)角頻率，t為時(shí)間）電壓產(chǎn)生了理想的四極電場(chǎng)，因此早期的離子阱也被稱為三維（3D）離子阱或四極離子阱（Quadrupole Ion Trap，QIT）。這種離子阱主要由雙曲面環(huán)形電極組成，精度要求高、加工難度大，離子容量較低。為了解決上述問題，在過去的幾十年里，人們開展了大量離子阱關(guān)鍵技術(shù)的探索研究，開發(fā)了多種不同電極形狀的離子阱，如圓柱形離子阱[9]、直線離子阱[10]、網(wǎng)狀電極離子阱[11]、PCB離子阱[12]、三角電極離子阱[13]等。在這些離子阱中，離子被線形束縛在軸向而不是阱中心，因而離子阱的容量大幅增加，被稱為二維離子阱或線性離子阱。以矩形離子阱為例，該離子阱有兩個(gè)相互垂直的對(duì)稱面，并且在二維平面形成四極場(chǎng)。當(dāng)外部產(chǎn)生的離子通過端蓋電極孔進(jìn)入線性離子阱后，射頻四極場(chǎng)對(duì)離子形成徑向束縛，兩端蓋電極上的直流場(chǎng)對(duì)離子形成軸向束縛。在離子分析階段，通過調(diào)節(jié)直流場(chǎng)和射頻四極場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)離子的孤立、激發(fā)，最終經(jīng)由端蓋上的小孔或徑向電極上的狹縫被彈射出去。為了提升離子阱的質(zhì)量分辨率，通常會(huì)在x方向電極上施加與離子長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)頻率相當(dāng)?shù)呐紭O交流（AC）信號(hào)。除此以外，人們對(duì)離子阱中各種電極的結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了不斷的優(yōu)化，包括補(bǔ)償各種電極，如網(wǎng)格縫隙電極[11]、平面電極[14-15]、半圓棒電極[16]以及不對(duì)稱（如不同半徑）圓弧電極[17]等的邊緣場(chǎng)，優(yōu)化電極的幾何形狀，簡(jiǎn)化了加工工藝，同時(shí)通過添加高階場(chǎng)成分有效增加了阱的容量和離子束縛效率，因此離子阱受到從事各類儀器，尤其是小型化質(zhì)譜儀研究人員的青睞[18]。

為了將離子阱的尺寸進(jìn)一步小型化，微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System，MEMS）技術(shù)[19]受到人們的廣泛關(guān)注?；诓煌腗EMS技術(shù)，研究人員已加工出毫米甚至微米尺度水平的離子阱。例如，Yu等[20]采用立體光刻技術(shù)逐層加工光敏樹脂，快速制備出整體化的離子阱骨架。Maas等[21]在聚合物基矩形離子阱的基礎(chǔ)上提出了一種微型矩形離子阱的環(huán)形陣列，結(jié)合印刷電路和立體光刻技術(shù)，無需手工組裝即制備出較高精度的陣列離子阱整體結(jié)構(gòu)，其中單個(gè)阱的場(chǎng)半徑僅為1.33 mm。Austin等[22]制造了一種場(chǎng)半徑為0.5 mm的Halo離子阱。他們以陶瓷板為基底，用激光在陶瓷上打出通孔并以金填充，在陶瓷板表面蒸發(fā)沉積鉻層，最后用光刻圖形化形成金屬電極柱。Clare等[23]將數(shù)字光處理（Digital Light Processing，DLP）技術(shù)用于線性離子阱加工，通過DLP的動(dòng)態(tài)掩膜技術(shù)選擇性地固化光敏聚合物樹脂制作電極骨架，然后用熱蒸發(fā)沉積形成電極并完成電極組裝。Zhang等[24]利用MEMS和激光刻蝕技術(shù)制造了微型四通道離子阱陣列（Miniature Four-channel Ion Trap Array，MFITI），獲得了較高的加工精度和較薄的電極厚度，并減少了由加工誤差引起的電場(chǎng)畸變，保證了四個(gè)通道在誤差范圍內(nèi)的一致性。盡管MEMS技術(shù)大幅減小了離子阱的尺寸，降低了射頻電壓幅度和電路功耗，但同時(shí)也降低了離子阱勢(shì)阱深度，導(dǎo)致MEMS微型離子阱的分辨率、離子容量、質(zhì)量范圍等性能降低。因此，基于MEMS的微型離子阱目前主要局限于有機(jī)小分子分析，在生物化學(xué)分析領(lǐng)域尚未得到廣泛應(yīng)用。

本文聚焦近5年來的離子阱技術(shù)革新，從離子阱操作新模式、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能新拓展三個(gè)方面，綜述離子阱技術(shù)的最新研究進(jìn)展。

1 離子阱操作模式

1.1 離子間相互作用

空間電荷效應(yīng)是離子阱中普遍存在的一種離子間相互作用，通常會(huì)改變單個(gè)離子的運(yùn)動(dòng)軌跡[25]，降低離子阱的分析性能。正因?yàn)榭臻g電荷效應(yīng)的存在，離子阱的定量能力不如四極桿。為了降低離子阱中的空間電荷效應(yīng)，一方面通過自動(dòng)增益控制（Automatic Gain Control，AGC）實(shí)現(xiàn)離子引入總量的控制；另一方面也可以通過施加存儲(chǔ)波形反傅立葉變換（Stored Waveform Inverse Fourier Transform，SWIFT）[26]、濾波噪聲場(chǎng)（Filtered Noise Field，F(xiàn)NF）信號(hào)[27]、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)波形（Computer Designed-Waveform，CD-WF）[28]等寬帶離子激發(fā)信號(hào)來孤立目標(biāo)離子，使空間電荷效應(yīng)最小化。為了降低線性離子阱中的空間電荷效應(yīng)對(duì)質(zhì)量分辨率的影響，Zhang等[29]于2016年開發(fā)了菱形離子激發(fā)彈射技術(shù)，通過在線對(duì)離子阱x和y方向電極同時(shí)施加兩對(duì)偶極AC信號(hào)，使離子阱內(nèi)的離子按照質(zhì)量被選擇性地激發(fā)到一個(gè)近似于菱形的軌道上。不同于傳統(tǒng)激發(fā)模式下離子穿過離子云的情況，菱形激發(fā)中被激發(fā)離子圍繞囚禁于離子阱中心的離子云運(yùn)動(dòng)，因此離子和離子云之間的庫(kù)倫作用力減小，離子阱的質(zhì)量分辨率提高。

盡管空間電荷效應(yīng)通常會(huì)削弱離子阱的分析能力，但它也為開發(fā)離子操控方法提供了新思路。近期，Zhou等[30]提出了離子集體相互作用（Collective Interaction）質(zhì)量分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)離子的無損檢測(cè)。他們首先將分析物離子和信號(hào)離子同時(shí)束縛在阱內(nèi)，通過調(diào)節(jié)射頻電壓使信號(hào)離子的q值（馬修方程參量之一，決定離子在阱內(nèi)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)）位于穩(wěn)定區(qū)邊界。此時(shí)，射頻電場(chǎng)對(duì)處于穩(wěn)定區(qū)邊緣的信號(hào)離子的作用急劇減小，然后用一個(gè)較小的輔助AC信號(hào)激發(fā)分析物離子，利用空間電荷效應(yīng)彈射信號(hào)離子，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的分析物離子的質(zhì)荷比信息，如圖1所示[30]。該方法對(duì)分析物離子是無損的，而且對(duì)于某些質(zhì)譜分析應(yīng)用有著提升性能、分辨率和靈敏度等方面的潛力。

圖1 離子阱中離子集體相互作用質(zhì)量分析原理Fig.1 Schematic illustrations for mass analysis using collective interaction

1.2 射頻頻率掃描

根據(jù)穩(wěn)定區(qū)理論及馬修方程，四極場(chǎng)中離子的q值與射頻幅度成正比，與頻率的平方成反比。因此，理論上可以通過射頻幅度掃描（掃幅模式）和頻率掃描（掃頻模式）兩種方式來實(shí)現(xiàn)離子的質(zhì)量分析。其中，掃幅模式最早應(yīng)用于離子阱，相關(guān)技術(shù)也最為成熟。在該模式下，離子阱的質(zhì)量分析是通過線性掃描射頻信號(hào)的幅度完成的，分析物離子的質(zhì)量數(shù)越大，需要的射頻電壓值也越高，因此離子阱的質(zhì)量范圍擴(kuò)展受到射頻電壓幅度的限制。此外，幅度掃描模式下離子阱存在的“低質(zhì)量截止效應(yīng)”會(huì)降低低質(zhì)量數(shù)離子的分析效率。為了解決上述問題，Ding等[31-32]于2006年提出了數(shù)字離子阱（Digital Ion Trap，DIT）技術(shù)，采用方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)離子阱，通過線性掃描方波周期（頻率）實(shí)現(xiàn)離子質(zhì)量分析。由于DIT采用了幅度較小且恒定的射頻幅度，因此在突破電壓幅度對(duì)質(zhì)量范圍限制的同時(shí)，降低了傳統(tǒng)掃幅離子阱的低質(zhì)量截止效應(yīng)。基于DIT技術(shù)，Reece等[33]通過調(diào)整數(shù)字波形的占空比和離子阱軸向穩(wěn)定區(qū)，使盡可能多的離子從質(zhì)量分析器的一端彈射，實(shí)現(xiàn)了線性離子阱中無輔助波形數(shù)字分析，提高了數(shù)字離子阱的質(zhì)量分辨率。Xu等[34]將方波頻率掃描技術(shù)用于非對(duì)稱離子阱有效場(chǎng)半徑的測(cè)量，該技術(shù)對(duì)非雙曲型離子阱的有效場(chǎng)半徑模型和測(cè)量具有較好的預(yù)測(cè)能力。

盡管DIT克服了傳統(tǒng)離子阱掃幅模式的部分缺陷，但其頻率掃描是通過方波信號(hào)的高頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的功耗較大。相比于方波頻率掃描，Jiang等[35]提出了正弦波頻率掃描離子阱技術(shù)，大幅降低了射頻頻率掃描的功耗，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路?；谠摷夹g(shù)，他們開發(fā)了小型正弦波頻率掃描離子阱質(zhì)譜儀。在離子阱進(jìn)樣和離子冷卻階段，射頻波形的幅度和頻率均保持不變；在掃描階段，射頻幅度保持不變，頻率由高到低進(jìn)行掃描（圖2（a）[35]），并結(jié)合AC偶極激發(fā)實(shí)現(xiàn)離子的分析。在正弦波頻率線性掃描模式下，質(zhì)荷比與彈射時(shí)間呈非線性關(guān)系，因此通常須利用二者的關(guān)系校正質(zhì)量軸，如圖2（b）[35]所示。

與傳統(tǒng)的射頻幅度掃描模式相比，掃頻模式通常使用的射頻電壓幅度相對(duì)較低，因此會(huì)降低質(zhì)量分辨率和靈敏度。為此，Jiang等[36]進(jìn)一步提出了四極增強(qiáng)偶極共振彈射方法。該方法結(jié)合了偶極共振激發(fā)與四極共振激發(fā)兩種經(jīng)典的離子激發(fā)方式[37]，利用一個(gè)四極激發(fā)信號(hào)和一個(gè)偶極激發(fā)信號(hào)共同實(shí)現(xiàn)離子的激發(fā)和彈射。如圖3[36]所示，四極激發(fā)信號(hào)與射頻激發(fā)信號(hào)耦合，并施加在一對(duì)雙曲線電極上，偶極激發(fā)信號(hào)被施加在另外一對(duì)雙曲線電極上。該方法有效降低了離子阱內(nèi)的空間電荷效應(yīng)，將小型質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨率和靈敏度提高了2倍以上。

圖2 小型正弦波頻率掃描離子阱質(zhì)譜儀正弦掃描波形與質(zhì)量校準(zhǔn)曲線Fig.2 Positive sweep waveform and mass calibration curve of small sine wave frequency sweep ion trap mass spectrometer

圖3 四極增強(qiáng)偶極共振彈射裝置原理圖Fig.3 Schematic diagram of QE-dipole resonant ejection device

2 離子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 高階場(chǎng)成分優(yōu)化

線性離子阱雖然提高了質(zhì)譜分析的靈敏度，拓寬了質(zhì)量范圍，但是離子阱本身還存在分辨率較低以及低質(zhì)量截止等問題。為了解決這些問題，人們?cè)陔x子阱的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面做了很多努力。Guna等[38]發(fā)現(xiàn)，引入少量的正向高階場(chǎng)就可以有效地提高信號(hào)強(qiáng)度。Douglas等[39]發(fā)現(xiàn)，四極濾質(zhì)器的質(zhì)量分辨率很大程度上依賴于八極場(chǎng)的極性。后期[40]研究進(jìn)一步證實(shí)，高階場(chǎng)（如六極場(chǎng)、八極場(chǎng)）成分會(huì)極大地影響四極質(zhì)譜的分析性能，例如六級(jí)場(chǎng)主要對(duì)離子運(yùn)動(dòng)中心位移產(chǎn)生影響，八級(jí)場(chǎng)會(huì)改變離子的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)頻率。高階場(chǎng)成分的疊加主要通過改變離子阱的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，例如經(jīng)典的Finnigan離子阱質(zhì)譜儀[41]通過拉伸幾何結(jié)構(gòu)的方法將離子阱電極的相對(duì)距離增大了10.8%，從而引入正的高階場(chǎng)。Wu等[42]的研究表明，線性離子阱可以通過被拉伸引入一個(gè)正的八級(jí)場(chǎng)來補(bǔ)償負(fù)的十二極場(chǎng)。然而，由于該研究同時(shí)引入了十二極場(chǎng)和八極場(chǎng)，因此很難確定八極場(chǎng)的獨(dú)立影響程度，以及十二極場(chǎng)或八極場(chǎng)的最佳組成。Sudakov等[43]證明，使用不同直徑的桿電極也可以添加八極場(chǎng)成分，而其他高階場(chǎng)成分仍然很小?；诖?，Xu等[44]近期設(shè)計(jì)了一種新型的非對(duì)稱半圓形線性離子阱質(zhì)量分析器，采用不同直徑的半圓形電極，引入了不同數(shù)量的高階場(chǎng)成分，研究結(jié)果表明，正八極場(chǎng)可以顯著提高離子阱的質(zhì)量分辨率、離子信號(hào)強(qiáng)度和碰撞誘導(dǎo)解離（Collision-induced Dissociation，CID）效率，而任何數(shù)量的負(fù)八級(jí)場(chǎng)都會(huì)降低質(zhì)量分辨以及信號(hào)強(qiáng)度。

2.2 離子阱陣列

為了增加離子阱的分析功能和性能，離子阱陣列一直是人們研究的離子阱熱點(diǎn)技術(shù)之一。2014年，Wang等[45]將兩個(gè)線性離子阱串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了離子的質(zhì)量選擇性傳輸和富集，提升了質(zhì)譜分析的靈敏度和分辨率。同期，Li等[46]將雙離子阱陣列與非連續(xù)大氣壓接口質(zhì)譜系統(tǒng)結(jié)合，也實(shí)現(xiàn)了離子的選擇性傳輸和串聯(lián)質(zhì)譜分析。Liu等[47]于2018年開發(fā)出了具有雙線性離子阱的非連續(xù)大氣壓接口小型質(zhì)譜儀，該質(zhì)譜計(jì)整機(jī)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部雙離子阱陣列結(jié)構(gòu)如圖4（a）（b）[47]所示，實(shí)現(xiàn)了多掃描模式下的串聯(lián)質(zhì)譜分析，這對(duì)于提升小型質(zhì)譜儀的高準(zhǔn)確定性及定量分析意義重大。該雙離子阱系統(tǒng)采用脈沖閥控制氣體泄漏（圖4（c）～（e）[47]），具備連續(xù)漏氣和脈沖式漏氣兩種模式，實(shí)現(xiàn)了真空度控制和離子高效傳輸，離子在兩個(gè)阱中2次間的傳輸效率達(dá)到75%，最多可以完成7次傳輸，如圖4（e）[47]所示。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提升串聯(lián)質(zhì)譜的分析性能，該團(tuán)隊(duì)[48]對(duì)系統(tǒng)氣壓的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行了新的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過連接在分子泵和隔膜泵之間的兩個(gè)氣體泄漏入口實(shí)現(xiàn)了0.001～1.3 Pa壓力范圍內(nèi)的任意實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。此外，該團(tuán)隊(duì)[49]還利用統(tǒng)計(jì)算法從離子的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中提取有效電場(chǎng)，取代耗時(shí)的離子-離子庫(kù)侖相互作用計(jì)算，進(jìn)一步壓縮樣本量并提升運(yùn)算速度，實(shí)現(xiàn)了空間電荷效應(yīng)的快速計(jì)算以及譜圖的校正。隨后，他們[50]結(jié)合毛細(xì)管墨盒紙噴霧以及活塞流微萃取法（Slug-flow Microextraction），用雙離子阱小型質(zhì)譜儀檢測(cè)了多種飲料樣品中芬太尼類化合物，檢測(cè)限達(dá)到10-9質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)塑料袋表面的芬太尼類化合物也實(shí)現(xiàn)了1 ng/cm2的高靈敏度檢測(cè)。

圖4 雙線性離子阱非連續(xù)大氣壓接口小型質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)及性能Fig.4 Structure and performance of dual-LIT configuration discontinuous atmospheric pressure interface the miniature mass spectrometer

3 離子阱功能拓展

3.1 寬頻離子激發(fā)

選擇性反應(yīng)監(jiān)測(cè)（Selected Reaction Monitoring，SRM）和多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（Multiple Reaction Monitoring，MRM）是定量分析中使用最廣泛的質(zhì)譜操作模式。分析物離子的選擇性孤立是實(shí)現(xiàn)上述兩種模式的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)離子阱的離子孤立過程依賴于存儲(chǔ)波形反傅立葉變換（SWIFT）[51]，即在時(shí)頻域的任何特定時(shí)間只有一個(gè)頻率分量，因此只能孤立捕獲后的離子，不能實(shí)現(xiàn)離子進(jìn)入過程中的實(shí)時(shí)孤立。為了提升離子阱質(zhì)譜的定量分析能力，Xu等[52]在時(shí)域和頻域上設(shè)計(jì)了一種新的寬頻激發(fā)波形，即Grid-SWIFT波形，如圖5[52]所示。Grid-SWIFT波形擁有多條頻域掃描線，可以在離子注入階段有效孤立目標(biāo)離子，降低空間電荷效應(yīng)和其他離子的干擾，實(shí)現(xiàn)分析物離子在離子阱中更高效地富集。通過使用該波形，在小型離子阱質(zhì)譜儀上實(shí)現(xiàn)了偽MRM分析模式，如圖6[52]所示，不僅提高了分析的靈敏度，而且可以在較寬的濃度范圍內(nèi)提高定量分析的準(zhǔn)確度。相比于傳統(tǒng)的SWIFT波形，Grid-SWIFT波形對(duì)分析物離子的檢測(cè)靈敏度提升約4倍，在相對(duì)較寬的濃度范圍內(nèi)，目標(biāo)定量分析的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于14%。

圖5 Grid-SWIFT波形及其生成過程Fig.5 Grid-SWIFT waveform and its generation process

圖6 基于Grid-SWIFT波形的偽MRM分析與定量分析Fig.6 MRM analysis and quantification based on Grid-SWIFT waveform

3.2 離子阱遷移分離

離子遷移譜（Ion Mobility，IM）利用離子在氣相中的遷移率差異，通過遷移時(shí)間的不同進(jìn)行離子的分析。近些年來，越來越多的離子遷移譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于不同的化學(xué)和生物分析。但是，由于離子阱分析時(shí)間（一般為幾十甚至幾百毫秒）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子遷移譜分析時(shí)間（一般為幾毫秒），所以一直無法將離子遷移譜與離子阱質(zhì)譜串聯(lián)進(jìn)行分析。最近，Li等[53]將離子遷移譜與離子阱質(zhì)譜并聯(lián)，快速精準(zhǔn)地檢測(cè)了化學(xué)品的泄漏，避免了瞬時(shí)泄漏化學(xué)品的無效檢測(cè)。此外，F(xiàn)an等[54]探索了將雙線性離子阱用在非連續(xù)大氣壓接口（Discontinuous Atmospheric Pressure Interface，DAPI）質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)行IM分析的潛力，通過調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)氣流和電場(chǎng)的相互作用，實(shí)現(xiàn)了離子在離子阱間的遷移分離。離子阱間的離子遷移有兩種模式：在第一種模式中，離子在氣流作用下克服電場(chǎng)阻礙作用，從1號(hào)阱遷移到2號(hào)阱，具有較大碰撞截面積（CCS）的離子獲得較高的傳輸效率；在第二種模式中，離子在電場(chǎng)作用下克服氣流作用，從2號(hào)阱遷移至1號(hào)阱，擁有較小CCS的離子獲得較高的傳輸效率，如圖7[54]所示。他們利用該方法實(shí)現(xiàn)了小分子有機(jī)化合物和大蛋白同分異構(gòu)體的分離分析。類似地，Xiong等[55]將離子遷移分析模式用于四極離子阱顆粒質(zhì)譜（QIT-PMS），如圖8（a）[55]所示，通過調(diào)節(jié)四極離子阱中電場(chǎng)和氣體的流體動(dòng)力學(xué)場(chǎng)，切換質(zhì)譜（MS）分析模式和碰撞截面積（CCS）模式，如圖8（b）[55]所示。在MS模式下，射頻頻率向下掃描，顆粒物離子的q值依次增大，并在達(dá)到0.908時(shí)被彈射出阱；切換到CCS模式后，射頻頻率逐漸增大，離子的q值隨之變小，贗勢(shì)阱深度減小，離子在引入氣流的作用下按照自身碰撞截面積的不同依次被吹出離子阱，從而實(shí)現(xiàn)了顆粒平均大小、質(zhì)量和密度的同時(shí)測(cè)定。

圖7 雙線性離子阱用于非連續(xù)大氣壓接口質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)行IM分析Fig.7 Dual-LIT configuration are used for IM analysis in discontinuous atmospheric pressure interface mass spectrometer systems

圖8 離子遷移分析模式用于四極離子阱顆粒質(zhì)譜Fig.8 Ion migration analysis mode is used in QIT-PMS instrumentation

4 總結(jié)與展望

隨著不同領(lǐng)域?qū)τ谫|(zhì)譜儀功能及性能分析需求的不斷多樣化，離子阱技術(shù)也在不斷發(fā)生變革。無論是新的機(jī)械結(jié)構(gòu)或是新的離子掃描方法，都賦予了離子阱更加強(qiáng)大的分析功能。小型化質(zhì)譜儀的發(fā)展需求為離子阱賦予了新的分析使命，離子阱已經(jīng)成為目前大多數(shù)小型質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的理想選擇。

相信在不久的將來，離子阱技術(shù)的高速發(fā)展必將使得小型質(zhì)譜儀能夠適應(yīng)不斷出現(xiàn)的各種分析需求，同時(shí)也必將與各種新興技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代科學(xué)研究與日常生活不可缺少的重要分析工具。