离子迁移谱,即 ion mobility spectrometry,IMS,出现早期也被称气相电泳和等离子体色谱,近年来则多译作离子迁移谱,与英文字面对应。老规矩,wiki压阵。其核心原理是电场驱动下离子在气体阻尼环境中的迁移速率差异,这恰与电化学中 淌度 的概念不谋而合。最早的研究始于1950s,因其结构简单、快速、灵敏、小巧便携适于挥发物检测,在安检、化学、爆炸物检测、在线检测等领域的应用已十分成熟。又因 离子迁移速率与Tof(飞行时间)概念类似,故时被戏称“穷人的质谱"。
离子迁移谱(IMS)是大气压下的质谱。IMS技术在小型化以及微型化方面则具有其之处:
第一,不需要真空系统,整个装置可以做得很小。
第二,其灵敏度高,而质谱一般是微克(ug)量级,在不加任何富集的情况下,IMS就可以达到皮克(pg)量级,这些特点使得其很适合于现场在线快速分析;加上近几年出现的更新探测器技术,又可能达到飞克(fg)量级;如果再加上新的手段,其在灵敏度上的前景就不可估量。
第三,具有很好的结构区分性,能对同分异构体等实现很好的区分。
IMS原理很简单,采用电离源将中性分子电离成离子,再在电场作用下漂移,不同的离子的迁移率不同,从而将其鉴别出来。
其优势是成本低(相对于质谱仪),还有就是能在常压下进行鉴别,不像质谱仪需要高真空。但是由于长期不能建立很好的离子反应模型,所以一直不被看好。
近年来,离子迁移又有新发展,比如利用气相离子分子反应构筑新的检测模式、质子转移反应、新型离子源等等。其中离子迁移谱与传统质谱的结合尤为瞩目。本文内即主要捋一捋各质谱厂家的技术方案。IMS:离子迁移谱的的发展简史。基于工作原理的差异,诸技术方案可大致分类如下:
漂移时间离子迁移谱 (Drift-time ionmobility spectrometry, DTIMS)
吸入离子迁移谱(Aspiration ion mobility spectrometry, AIMS)
行波离子迁移谱(Travelling wave ion mobility spectrometry,TWIMS) T-Wave®
高场不对称波形离子迁移谱 (Field asymmetric ionmobility spectrometry, FAIMS)
捕集离子淌度质谱 (Trapped Ion Mobility Spectrometry, TIMS)