向 玉，姜 婷，徐 偉

(北京理工大學(xué)生命學(xué)院，北京 100084)

分子的結(jié)構(gòu)分析(如蛋白質(zhì)的構(gòu)象)對(duì)于從分子水平上理解其功能至關(guān)重要[1-2]。離子碰撞截面積(CCS)是表征分子結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，在區(qū)分同分異構(gòu)體及其構(gòu)象方面具有重要價(jià)值。離子遷移譜(IMS)是目前測(cè)量離子CCS的“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]。靜態(tài)漂移時(shí)間離子遷移譜(DTIMS)[4]、行波場(chǎng)離子遷移譜(TWIMS)[5]、差分離子遷移譜(FAIMS)[6]、捕獲離子遷移譜(TIMS)[7]、吸入離子遷移譜(AIMS)[8-9]、橫向調(diào)制離子遷移譜(TMIMS)[10]以及泛音遷移譜(OMS)[11]等離子淌度譜均利用離子遷移率的差異區(qū)分離子。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件已知時(shí)，IMS可以直接通過離子漂移時(shí)間或使用具有已知CCS的離子校準(zhǔn)漂移時(shí)間測(cè)量離子碰撞截面積。離子淌度譜具有原理簡(jiǎn)單、便攜性好、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于爆炸物檢測(cè)[12]、環(huán)境分析[13]、醫(yī)療臨床診斷[14]、生物學(xué)[15]等領(lǐng)域，尤其在痕量氣體的研究中作用突出[16]。隨著應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大，IMS不足以分析復(fù)雜樣品成分，從而發(fā)展了IMS與其他系統(tǒng)的聯(lián)用技術(shù)以提升分析能力，如離子淌度質(zhì)譜(IMS-MS)[17-18]、氣相色譜-離子淌度譜(GC-IMS)[19]等。

IMS-MS可同時(shí)測(cè)量待測(cè)物質(zhì)量和離子碰撞截面積，能夠提供互補(bǔ)的離子結(jié)構(gòu)信息[20-23]。但在IMS實(shí)驗(yàn)中，離子與緩沖氣體發(fā)生多次碰撞，使離子加熱并導(dǎo)致離子構(gòu)象變化。同時(shí)，由于分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，尤其是生物分子，對(duì)離子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)提出了更高的要求。因此，開發(fā)測(cè)量離子CCS的新方法成為研究熱點(diǎn)。在單一質(zhì)量分析器中實(shí)現(xiàn)CCS的測(cè)量，使質(zhì)譜儀可以同時(shí)測(cè)量分子質(zhì)量與CCS，能夠降低儀器的復(fù)雜度，是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。

隨著高分辨傅里葉變換質(zhì)譜儀的發(fā)展，測(cè)量更大質(zhì)量或尺寸的離子(例如生物分子)CCS成為可能，同時(shí)開發(fā)了離子阱中離子CCS的測(cè)量方法。離子阱中對(duì)離子CCS的測(cè)量依賴于離子與緩沖氣體的碰撞產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)衰減，因此對(duì)離子與緩沖氣體分子碰撞的表征對(duì)于測(cè)量離子CCS尤為關(guān)鍵。

本文將首先介紹離子緩沖氣體分子碰撞理論，然后對(duì)離子阱質(zhì)譜儀測(cè)量離子CCS的研究進(jìn)展進(jìn)行討論，并介紹根據(jù)鏡像電流提取離子CCS的方法。

1 離子緩沖氣體分子碰撞理論

早期研究人員嘗試?yán)秒x子回旋共振(ICR)測(cè)量離子CCS時(shí)[24]，受真空系統(tǒng)和磁場(chǎng)的限制(氣壓約0.1 Pa，磁場(chǎng)小于1 T)，離子在ICR池中與緩沖氣體的碰撞多為低能碰撞。低能離子-中性分子碰撞可利用Langevin碰撞模型或硬球碰撞模型對(duì)ICR池中的碰撞進(jìn)行模擬。Langevin碰撞模型將離子作為無(wú)量綱的點(diǎn)電荷，將中性分子作為離子感應(yīng)的電偶極子[25]；硬球碰撞模型適用于更大物理半徑和更高速度的離子[26]。1996年，有報(bào)道提出了結(jié)合Langevin碰撞和硬球碰撞的混合碰撞模型[27]。測(cè)量離子碰撞截面積需要在高氣壓下實(shí)現(xiàn)，與傅里葉變換離子回旋共振(FT-ICR)需要在低氣壓下實(shí)現(xiàn)高分辨相互矛盾?；诖?，有研究人員[28]采用更強(qiáng)磁場(chǎng)和更大尺寸的ICR池以獲得更高的分辨率，這種情況下離子會(huì)獲得更高的能量，而低能離子-中性分子碰撞模型將不適用，需要開發(fā)更高能量的碰撞模型，以表征高磁場(chǎng)大尺寸的ICR池中離子碰撞引起的離子運(yùn)動(dòng)特性。

Xu等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在FT-ICR池中(9.4 T，ID 96 mm，40%激發(fā)半徑)，m/z1 295.6離子激發(fā)后動(dòng)能可達(dá)約10 400 eV。基于此，該課題組提出了高能硬球碰撞模型研究其非線性效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)離子相干包的回旋共振半徑不同于Langevin和硬球碰撞2種模型的因離子-中性碰撞而減小。此時(shí)假設(shè)離子的CCS是常數(shù)，其反映離子的物理尺寸，同時(shí)假設(shè)單個(gè)離子-中性分子碰撞使空間相干離子包的離子去相(或碎裂)，則激發(fā)期間離子包中的離子數(shù)(N)示于式(1)：

dN=-Nnνσdt

(1)

N(t)=N0e-nνσt

(2)

式中，N0為離子包初始離子數(shù)目。由式(2)可知，高能硬球碰撞模型中鏡像電流將以指數(shù)形式衰減。Langevin碰撞模型的鏡像電流衰減與高能硬球碰撞模型相同，具有不同CCS的離子，頻譜曲線皆為洛倫茲曲線。硬球碰撞模型具有與高能硬球碰撞模型相同的CCS，但鏡像電流衰減不同，二者根據(jù)離子閾值動(dòng)能(離子從離子包中去相(或碎裂)所需的動(dòng)能)區(qū)分。離子-中性分子碰撞模型比較情況列于表1，不同碰撞模型的適用范圍示于圖1。

溫度[17]、氣壓[29]、離子動(dòng)能[28]、緩沖氣體分子[30]都會(huì)影響離子碰撞截面積的大小。目前，離子阱質(zhì)譜測(cè)量離子CCS主要通過離子-中性分子碰撞導(dǎo)致的離子運(yùn)動(dòng)衰減，但同時(shí)空間電荷效應(yīng)和非線性場(chǎng)效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致離子運(yùn)動(dòng)衰減[28, 31]，從而影響測(cè)量結(jié)果。離子運(yùn)動(dòng)衰減由離子-中性分子碰撞主導(dǎo)，是利用離子運(yùn)動(dòng)衰減率計(jì)算CCS的主要前提。如果不由碰撞主導(dǎo)離子運(yùn)動(dòng)衰減，利用離子運(yùn)動(dòng)衰減率計(jì)算CCS的結(jié)果是不準(zhǔn)確的。

表1 離子-中性分子碰撞模型[28]Table 1 Ion-neutral molecule collision model[28]

注：a.細(xì)胞色素C；b.泛素圖1 不同碰撞模型的適用范圍[28]Fig.1 Scopes of application of different collision models[28]

2 FT-ICR阱中離子碰撞截面積的測(cè)量

1963年，離子回旋共振線寬開始用于測(cè)量N2+、Ar+、O2+、H+等小離子的CCS[24,32]，此時(shí)傅里葉變換并未應(yīng)用于ICR池以獲得頻譜。在FT-ICR開發(fā)早期，Marshall等[33]發(fā)現(xiàn)離子-中性分子碰撞與信號(hào)瞬態(tài)衰減率有關(guān)，可以通過分析信號(hào)衰減率對(duì)離子-中性碰撞頻率進(jìn)行測(cè)量，但未被廣泛使用。自2012年以來(lái)，使用FT-ICR測(cè)量離子CCS得到快速發(fā)展，包括直接利用頻率峰寬計(jì)算(峰寬直接測(cè)量、峰寬校正、峰形擬合)、時(shí)域衰減曲線擬合以及利用希爾伯特變換或短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行時(shí)頻分析。

2.1 頻率峰寬分析方法

2.1.1FT-ICR峰寬直接測(cè)量 2012年，Dearden等[30, 34]基于硬球碰撞模型提出了FT-ICR峰寬直接測(cè)量(CRAFTI)法，直接通過頻域質(zhì)譜線寬計(jì)算離子CCS。在高磁場(chǎng)水平(4.7 T)下測(cè)量FT-ICR電池中冠醚離子的CCS，計(jì)算公式如下：

(3)

(4)

式(4)表明，碰撞概率等于πfwhm，發(fā)生單次離子-中性分子碰撞的概率不直接取決于質(zhì)量，而是取決于離子速度、碰撞截面和中性碰撞氣體數(shù)密度。根據(jù)質(zhì)譜線寬計(jì)算離子CCS需要準(zhǔn)確的工作氣壓數(shù)值，但在FT-ICR實(shí)際工作中很難獲得，同時(shí)單次碰撞退相干限制了檢測(cè)離子質(zhì)荷比的上限。因此，Dearden團(tuán)隊(duì)在原有基礎(chǔ)上開發(fā)了一種“Multi-CRAFTI”技術(shù)[36]，可同時(shí)測(cè)量2個(gè)或多個(gè)離子的相對(duì)CCS，利用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)確定絕對(duì)CCS，并實(shí)現(xiàn)了四烷基胺和四辛基胺離子的CCS測(cè)量。

2.1.2峰寬校正 在FT-ICR儀器的典型操作緩沖氣體壓力(約10-8Pa)下，鏡像電流緩慢衰減，因此在采集和記錄鏡像電流信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生窗口效應(yīng)，導(dǎo)致質(zhì)量峰變寬，示于圖2。基于此，Xu等[37]提出了一種峰寬校正方法來(lái)消除這種窗口效應(yīng)，應(yīng)用高能硬球碰撞模型[28]，由吸收譜線形求解離子碰撞截面積：

(5)

注：a,b分別為無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)域信號(hào)及其頻譜；c,d分別為由6 s截?cái)啻翱诩訖?quán)的相同時(shí)域信號(hào)及其頻譜圖2 窗口效應(yīng)[37]Fig.2 Windowing effect[37]

(6)

實(shí)驗(yàn)表明，該CCS與IMS確定的CCS線性相關(guān)，且同IMS測(cè)量差異不大，說(shuō)明本方法是分析離子結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充，能夠準(zhǔn)確測(cè)量離子CCS。

2.1.3峰形擬合 峰寬計(jì)算對(duì)信噪比(S/N)和頻率分辨能力敏感，會(huì)影響離子CCS測(cè)量的準(zhǔn)確性和分辨能力。雖然提出了峰寬校正方法[37]，但對(duì)CCS測(cè)量的分辨率和準(zhǔn)確性仍需進(jìn)一步提高。因此，Xu等[38]提出了峰形擬合方法，利用質(zhì)譜峰的頻率信息重建頻譜峰，準(zhǔn)確計(jì)算離子CCS，同時(shí)提高對(duì)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和背景噪聲的容忍度。

同峰寬校正方法[37]一樣，F(xiàn)T-ICR由于有限的電流信號(hào)采集時(shí)間被截?cái)喈a(chǎn)生窗口效應(yīng)。因此，峰形擬合方法中對(duì)時(shí)域鏡像電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到連續(xù)幅度譜(C(ω-ω0))：

(7)

式中，c為電流衰減因子，T為信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(時(shí)間)，ω0為離子回旋頻率。

實(shí)際操作中，首先對(duì)采樣的瞬態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行零填充，然后進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)獲得式(7)的幅度譜，流程示意圖示于圖3。計(jì)算特定峰的離子CCS時(shí)，確定中心峰(最大幅度值)，提取幅度大于該最大值20%的數(shù)據(jù)，利用式(7)計(jì)算理論峰形，然后通過最小二乘法擬合理論峰形與實(shí)驗(yàn)峰形，計(jì)算得出電流衰減因子c?；诟吣苡睬蚺鲎材Ｐ涂傻贸瞿繕?biāo)離子CCS，通過對(duì)血管緊張素Ⅰ、緩激肽、泛素和細(xì)胞色素C的CCS測(cè)量，發(fā)現(xiàn)峰形擬合方法較峰寬校正方法的分辨率進(jìn)一步提高。

2.2 時(shí)域信號(hào)包絡(luò)提取

將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換至頻域后，依據(jù)質(zhì)譜峰提取離子結(jié)構(gòu)信息的方法比較簡(jiǎn)單，但是由于在頻域上的異構(gòu)體具有相同的質(zhì)譜峰，無(wú)法利用頻域上的質(zhì)譜峰數(shù)據(jù)直接解析異構(gòu)體。因此，Xu等[39]考慮直接分析時(shí)域信號(hào)，理論上，在存在異構(gòu)體的情況下，電流信號(hào)是異構(gòu)體的離子運(yùn)動(dòng)衰減總和，據(jù)此可以解析異構(gòu)體各自的離子運(yùn)動(dòng)衰減曲線，從而提出了基于時(shí)域的數(shù)據(jù)處理方法，提取出具有特定運(yùn)動(dòng)頻率的離子運(yùn)動(dòng)衰減曲線。與在高能硬球碰撞模型中建立的直接擬合方法相比[28]，該方法能在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集和處理的流程示意圖示于圖4a。

圖3 峰形擬合方法流程示意圖[38]Fig.3 Schematic diagram of peak shape fitting method[38]

注：a.衰減曲線擬合流程示意圖；b.泛素離子電流信號(hào)提取的衰減曲線與指數(shù)擬合； c.與IMS測(cè)得的泛素離子CCS的線性相關(guān)性圖4 基于時(shí)域的衰減曲線擬合方法測(cè)量離子CCS[39]Fig.4 Time-domain based decay curve fitting method of ion CCS measurement[39]

利用衰減因子c可以計(jì)算得出離子CCS：

(8)

式中，B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，r為離子回旋軌道半徑。使用FT-ICR(9.4 T)測(cè)量泛素離子，獲得鏡像電流信號(hào)，數(shù)據(jù)處理后提取的衰減曲線與理論指數(shù)衰減模型吻合良好，示于圖4b。通過衰減曲線擬合方法測(cè)得的給定電荷狀態(tài)的泛素離子CCS與IMS測(cè)量得到的CCS呈良好的線性相關(guān)性，示于圖4c。

2.3 時(shí)頻分析

2.3.1希爾伯特變換 Xu等[39]提出的衰減曲線擬合方法在時(shí)域直接分析電流信號(hào)時(shí)有效避免了因使用快速傅里葉變換帶來(lái)的窗口效應(yīng)，以及窗口效應(yīng)帶來(lái)的離子運(yùn)動(dòng)頻率偏移[40-41]，但數(shù)據(jù)計(jì)算量巨大。為縮短時(shí)域分析數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，減少計(jì)算量，Xu等[41]開發(fā)了利用希爾伯特變換測(cè)量離子CCS的方法，直接在時(shí)域上對(duì)離子瞬態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析，同時(shí)提取瞬時(shí)離子運(yùn)動(dòng)頻率、捕獲離子振幅衰減曲線，利用衰減曲線計(jì)算CCS，流程示意圖示于圖5。

根據(jù)衰減曲線Ai(t)最小二乘法擬合高能硬球碰撞模型可以得出衰減因子c，與衰減曲線擬合相似，利用式(8)計(jì)算得出離子CCS。

圖5 希爾伯特變換法流程示意圖[41]Fig.5 Schematic diagram of the Hilbert transform method[41]

2.3.2短時(shí)傅里葉變換(STFT) 通常來(lái)說(shuō)，復(fù)雜化合物中多種離子的CCS不能直接進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也無(wú)法通過多次利用混合物質(zhì)譜圖中不同離子質(zhì)譜峰數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，因此，如何同時(shí)測(cè)量復(fù)雜化合物中多種離子CCS受到關(guān)注。Shi課題組[42]開發(fā)了快速測(cè)量混合物離子CCS的方法，利用短時(shí)傅里葉變換(STFT)處理時(shí)域信號(hào)，僅1次測(cè)量即可獲得多種離子CCS。時(shí)域信號(hào)經(jīng)短時(shí)傅里葉變換處理后，在傳統(tǒng)的傅里葉變換結(jié)果上增加了時(shí)間維度的信息，即獲得了“時(shí)間×頻率×強(qiáng)度”3維譜圖。根據(jù)不同質(zhì)荷比的離子具有不同的運(yùn)動(dòng)頻率，可以很容易地提取混合物中每個(gè)離子的衰減曲線。根據(jù)衰減曲線與離子-中性分子碰撞模型(此時(shí)應(yīng)用硬球碰撞模型，衰減曲線列于表1)擬合，可獲得每個(gè)離子的CCS，成功測(cè)量了石油瓦斯油基質(zhì)中脂肪酸和聚丙氨酸的CCS，示于式(9)：

(9)

其中，D為衰減因子，r0為離子初始運(yùn)動(dòng)半徑。

近十年來(lái)，F(xiàn)T-ICR測(cè)量離子CCS取得了較大進(jìn)展，但分辨率有待提高。除離子-中性分子碰撞外，引起離子運(yùn)動(dòng)衰減的其他因素(如空間電荷效應(yīng)等)有待進(jìn)一步解決。

3 Orbitrap軌道阱中離子碰撞截面積的測(cè)量

Orbitrap軌道阱具有與FT-ICR相媲美的分辨率和準(zhǔn)確度，在組學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用[43-44]。Thermo公司的Makarov等[45]研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量到電流信號(hào)衰減的原因主要是由于離子與緩沖氣體的大量碰撞，使離子碎裂從離子包退相干，從而提出利用Orbitrap軌道離子阱檢測(cè)的信號(hào)衰減計(jì)算離子相對(duì)碰撞截面積的可能。此后，該課題組[46]利用不同離子在軌道阱中的動(dòng)能不同提取目標(biāo)峰的衰減因子，采用類似衰減曲線擬合的方法，利用衰減因子計(jì)算離子CCS。離子在Orbitrap中具有高動(dòng)能，離子-中性分子碰撞與離子速度無(wú)關(guān)，由高能硬球碰撞模型[28]表征。隨后，德克薩斯大學(xué)的Brodbelt實(shí)驗(yàn)室[47]進(jìn)一步完善了基于Orbitrap質(zhì)量分析器的時(shí)域瞬態(tài)信號(hào)衰減率確定蛋白質(zhì)離子CCS的方法，建立了Orbitrap分析器中的壓力與瞬態(tài)衰減率之間的線性關(guān)系，根據(jù)信號(hào)衰減率、離子速度、緩沖氣體密度計(jì)算離子CCS：

(10)

其中，L是平均離子運(yùn)動(dòng)半徑，fz是離子運(yùn)動(dòng)頻率。利用此方法測(cè)量泛素、細(xì)胞色素C、肌紅蛋白離子CCS，并與IMS測(cè)量的CCS值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)2種方法的結(jié)果差異不大。

4 四極離子阱中離子碰撞截面積的測(cè)量

除了FT-ICR和Orbitrap，離子碰撞截面積的測(cè)量也可以在四極離子阱內(nèi)實(shí)施。離子在四極離子阱中的動(dòng)能遠(yuǎn)小于在FT-ICR或Orbitrap中，通常為幾十eV；四極離子阱中離子受偶極激發(fā)后在徑向以正弦曲線形式運(yùn)動(dòng)，不同于FT-ICR或Orbitrap中的圓周運(yùn)動(dòng)。Xu等[48]通過仿真模擬發(fā)現(xiàn)，四極離子阱中可能同時(shí)存在Langevin碰撞和硬球碰撞，因此混合碰撞模型更適于表征。在混合碰撞模型的基礎(chǔ)上，Xu等[49]在離子阱中引入高階場(chǎng)用于測(cè)量離子CCS。相同質(zhì)荷比、不同CCS的離子運(yùn)動(dòng)幅度衰減速度不同，物理尺寸更大的離子衰減速度更快。引入高階電場(chǎng)(如八階場(chǎng))后，離子運(yùn)動(dòng)頻率隨運(yùn)動(dòng)幅度的降低發(fā)生頻移，利用短時(shí)傅里葉變換時(shí)頻分析離子軌跡，從而獲得離子運(yùn)動(dòng)頻率隨時(shí)間變化的曲線。在存在八階場(chǎng)的情況下，離子運(yùn)動(dòng)頻率f與離子有效半徑r0的關(guān)系示于式(11)：

f=

(11)

圖6 理論CCS與IMS測(cè)量結(jié)果[49]Fig.6 Results of theoretical CCS and IMS measurement

Xu等[49-50]提出的在離子阱測(cè)量離子CCS的方法僅在理論仿真中嘗試，并未用于實(shí)際實(shí)驗(yàn)。最近，Nie課題組[51]利用自主搭建的四極離子阱(QIT)微粒質(zhì)譜儀開發(fā)了測(cè)量粒子CCS的方法，該方法基于流動(dòng)氣體引起的粒子阻力和電場(chǎng)引起的俘獲力之間的平衡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SiO2/聚吡咯核殼粒子CCS的測(cè)量。隨后，Ouyang課題組[52]在自主搭建的雙線性離子阱(Daul-LIT)質(zhì)譜儀基礎(chǔ)上，使用離散大氣壓接口在Daul-LIT之間引入動(dòng)態(tài)氣流，實(shí)現(xiàn)了LIT之間的離子轉(zhuǎn)移和具有不同CCS離子的分離及測(cè)量。

目前，關(guān)于四極離子阱測(cè)量離子CCS的研究報(bào)道不多，有待進(jìn)一步研究，如將引入高階場(chǎng)測(cè)量離子CCS的理論方法應(yīng)用于四極離子阱質(zhì)譜儀等。

5 靜電線性離子阱中離子碰撞截面積的測(cè)量

(12)

式中，f0為離子長(zhǎng)期頻率。

Williams實(shí)驗(yàn)室[54]將電荷檢測(cè)質(zhì)譜儀(CDMS)用于CCS測(cè)量，通過使用相似質(zhì)量和已知截面的離子校準(zhǔn)能量損失來(lái)確定離子的碰撞截面，利用離子運(yùn)動(dòng)頻率變化與離子能量損失的聯(lián)系測(cè)量離子與緩沖氣體碰撞造成的能量損失，成功測(cè)量了與牛血蛋白具有相似質(zhì)量的離子CCS。

以上研究證明了在ELIT中實(shí)現(xiàn)CCS測(cè)量的可能性，但離子CCS測(cè)量也會(huì)依賴于能量損失等其他條件。

6 不同離子阱質(zhì)譜測(cè)量離子碰撞截面積的比較

基于離子阱質(zhì)譜測(cè)量離子碰撞截面積的方法比較列于表2。多數(shù)離子阱質(zhì)譜儀中離子與緩沖氣體碰撞的概率較低，即使發(fā)生碰撞，受主要影響的為離子包，離子本身的構(gòu)象基本不變，因此可同時(shí)實(shí)現(xiàn)離子的MS/MS反應(yīng)和離子CCS測(cè)量。但目前發(fā)展的測(cè)量方法不足以滿足測(cè)量需求，離子阱質(zhì)譜無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)離子CCS的測(cè)量，且無(wú)法測(cè)量同分異構(gòu)體的CCS，測(cè)量方法基本建立在相對(duì)測(cè)量的前提下，得到的結(jié)果需要校準(zhǔn)，而且受氣壓影響較大。

表2 基于離子阱質(zhì)譜測(cè)量離子碰撞截面積方法的比較Table 2 Comparison of CCS measurement methods based on ion trap mass spectrometry

7 總結(jié)與展望

近年來(lái)，通過質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)離子CCS測(cè)量發(fā)展迅速，利用FT-ICR質(zhì)譜儀發(fā)展了CARFTI、峰寬校正、峰形擬合等頻域方法，以及時(shí)域的衰減曲線擬合方法、利用希爾伯特變換和短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行時(shí)頻分析的方法，實(shí)現(xiàn)了更大質(zhì)量離子CCS的測(cè)量。同時(shí)，開發(fā)了在Orbitrap、ELIT、QIT中測(cè)量離子CCS的方法，滿足了日益增長(zhǎng)的分子結(jié)構(gòu)解析需求，逐漸成為測(cè)量CCS的重要方法。但目前CCS的測(cè)量分辨率仍需提高；空間電荷效應(yīng)、非線性場(chǎng)效應(yīng)等因素對(duì)離子運(yùn)動(dòng)衰減的影響仍需改善；檢測(cè)器等硬件設(shè)備的工作性能仍需提高。