直接电离质谱结合扩口毛细管用于毒品检测研究

直接电离质谱具有快速、原位、实时离子化等优势,被广泛用于毒品、爆炸物、食品添加剂等成分的检测。直接电离源与质谱真空的耦合通常是通过毛细管或分离锥等窄小导孔实现的,导致离子传输效率大幅降低,成为提高仪器灵敏度的主要瓶颈。本研究基于脉冲直流电喷雾离子源与快筛质谱联用平台,探究了扩口和平口毛细管中喷雾电压、喷针位置、喷针内径、毛细管入口内径对仪器性能的影响。流体仿真和离子轨迹模拟结果表明,扩口毛细管因径向气流分布范围宽,扩大了可聚焦喷雾羽流面积,提高了直接电离源到质谱锥口之间的离子传输效率。与传统的平口毛细管相比,入口内径6 mm的扩口毛细管大气压接口搭配20μm喷针内径,可将10μg/L甲基苯丙胺离子信号强度提高3.3倍,甲基苯丙胺、3,4-亚甲双氧甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因、O^(6)-单乙酰吗啡等5种常规毒品在毛发中的信噪比均有明显提升。本研究表明,采用扩口毛细管无需对仪器进行大规模修改,易与直接电离源相结合,可显著提高仪器灵敏度。

基于敞开式直接电离质谱技术的尿液中毒品检测

尿液作为一种易于获取的体内毒品检材,在吸毒人员快速筛查中被广泛应用。针对传统快速筛查技术存在假阳性率高、定量能力不足以及实验室质谱技术在快速检测中存在前处理复杂、检测耗时长、使用环境苛刻等问题,该文提出了一种基于敞开式直接电离质谱技术的生物样本快速检测方法。该研究采用探针式电喷雾离子源与便携式质谱仪联用快速检测平台,优化了喷雾电压和质谱入口毛细管温度,开发了高效快速的前处理技术。基于该平台和前处理技术,5种常规毒品(甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因、O^(6)-单乙酰吗啡和3,4-亚甲双氧甲基苯丙胺)的尿液加标溶液的检出限为0.5~30 ng/mL,且其中4种毒品定量检测的线性相关系数大于0.99。除此之外,5种常规毒品在3个不同水平下的加标回收率为56.1%~103.7%,多次检测结果的相对标准偏差为9.0%~27.8%,说明联用检测平台与前处理方法结合可以达到良好的准确度。为了进一步检验该联用仪器的实战能力,测试了某社区戒毒康复中心40份阳性和110份阴性实际尿液样本,总体检测的准确率接近99%,且通过一次进样在20 s内可同时检测多种毒品。该研究成果有利于推动快速检测技术的发展,促进敞开式直接电离质谱仪技术的推广应用,提升一线执法服务水平。

基于机器学习的直接电离质谱爆炸物检测方法

直接电离质谱系统在现场快速检测中的应用日益广泛,主要用于爆炸物、毒品、食品添加剂等的检测。然而,直接电离质谱系统中质谱信号波动大且同一浓度样品峰强呈现对数正态分布,严重影响了检出限附近低浓度样品的检测准确性。该研究将乙酰水杨酸(115个样品)作为爆炸物模拟物,利用介质阻挡放电离子源与质谱系统,研究了基于机器学习的直接电离质谱数据预处理和分类算法,以提高低浓度样品的检测准确率。对两种浓度为1 ng/mL的常见爆炸物样本(三硝基甲苯和硝酸铵分别为110、90个)及空白对照样本(366个)开展了应用实验。结果表明,与传统提取离子流方法和高斯混合模型方法相比,采用随机森林算法可将F_score从0.74、0.89提升至0.96,显著提高了检测准确率,且单个样本数据分析时间远少于0.1 s,满足实时检测需求。

女贞叶的直接电离质谱研究

直接电离质谱技术(AI-MS)可以在无需样品预处理的条件下直接分析复杂基体样品,为实现复杂基体样品的简单、快速分析提供了可靠的途径。利用AI-MS对女贞叶进行直接质谱分析,快速获得了不同生长阶段女贞叶的质谱指纹谱图,初步研究了女贞叶生长过程中化学成分的变化情况。实验表明,女贞叶含有较丰富的钾、糖类、单黄酮、双黄酮等有益成分。为开展女贞叶的植物生理考察及药用价值开发提供了一种简单、快速的质谱分析方法,也简明讨论了女贞叶作为慢性心肌炎等疾患预防用药的物质基础,为女贞叶药材的临床应用提供了科学依据。

W^(6+)离子的电子碰撞电离研究

采用细致能级扭曲波方法计算了W^(6+)离子基态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(6)和亚稳态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f145p^(5)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s2^(4)f^(13)5p^(6)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(5)5f1,[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(13)5p^(6)5f^(1)的电子碰撞单电离(EISI)截面.为了考虑亚稳态离子对电离的贡献,本文采用了3种模型来确定母离子束中处于长寿命能级的比值.与Pindzola和Griffin(1997 Phys.A 561654)的理论结果和Stenke等(1995 J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.282711)实验结果进行比较,发现在考虑了亚稳态的贡献后本文结果与Stenke等的实验结果吻合得很好.

使用木尖喷雾和直接电离质谱对比分析制附子中乌头碱类生物碱

采用直接电离技术和木尖喷雾电离技术检测中药材制附子,建立快速、简便分析其中乌头碱类生物碱的方法。将制附子用水浸湿的滤纸包裹过夜,剪成三角形,滴加不同溶剂,分别用于直接电离质谱和木尖喷雾质谱系统检测。结果表明,这两种质谱分析方法不经过复杂的前处理过程,均能快速检测制附子中的生物碱,效果好于传统的毛细管电喷雾质谱分析方法。两种分析方法对比,除了以二氯甲烷为溶剂时,直接电离质谱分析的效果都好于木尖喷雾质谱。在不同极性的溶剂条件下,能选择性地检测出不同种类的生物碱。本实验为制附子成分分析提供了一种快速的质谱方法,从而为其种植、储存、炮制、配伍、品质的研究提供方法。

直接进样杆大气压电离源-高分辨质谱法快速检测水果中的乙氧基喹啉残留

将直接进样杆大气压电离源(DIP-APCI)与串联四级杆飞行时间质谱(QTOFMS)联用,无需复杂样品前处理和色谱分离,建立了水果中乙氧基喹啉的快速检测方法。采用等体积进样和内标标准曲线法,提高了常压直接分析质谱的定量准确性,采用多反应监测(MRM)模式扫描,可有效降低基质干扰。该方法在0.1~10μg·mL^(-1)浓度范围内呈线性,相关系数R=0.9991,检测限为0.05mg·kg^(-1),在样品中分别添加0.05、2.0、5.0mg·kg^(-1)浓度水平的乙氧基喹啉,回收率为80%~106%,相对标准偏差为4.2%~8.7%。

Na离子和Cl离子引起He原子直接多重电离过程的研究

利用 2～ 8MeV的Naq+、Clq+( q =2 ,3,4 ,5 )轰击氦原子 ,对碰撞的直接多重电离过程进行研究。实验采用反冲离子 -散射离子飞行时间符合技术 ,通过反冲离子飞行时间谱区分不同价态反冲离子 ;利用静电偏转和位置灵敏探测技术区分不同电荷态散射离子 ;结合CAMAC -PC多参数获取系统得到一定价态散射离子所对应的反冲离子电荷态分布谱 ;经分析该谱得到直接多重电离截面与直接单电离截面之比R2 1。讨论了R2

新型直接采样电离方法研究及其毒品快速质谱分析应用

在新型毒品层出不穷的背景下,对毒品进行现场快速检测的需求日益增加。直接采样电离技术与小型质谱系统的结合是对多类型毒品进行现场快速检测的重要途径。针对目前直接电离采样方法对部分毒品分子电离效率低的问题,本工作开发了一种基于快速采样萃取的新型直接毛细管喷雾方法(DCS)及相应的一体化试剂盒。分析流程包括表面采样、溶剂洗涤、直接电离及小型质谱检测,整个分析过程可在1 min内完成。对包装袋表面的麻黄碱、可卡因、氯胺酮、甲基苯丙胺、亚甲基二氧甲基苯丙胺、1-(3-氯苯基)哌嗪、奥芬太尼等进行分析,结果表明,该方法具有良好的稳定性和定性、定量分析能力。以麻黄碱为例,采用DCS试剂盒得到质谱信号的组间和组内相对标准偏差(RSD)均小于20%。甲基苯丙胺的检出限和定量限分别为0.1、0.2 ng/cm2。使用内标法进行定量分析,甲基苯丙胺在0.2~50 ng/cm2范围内呈现良好的线性关系。将该方法用于复杂基质(果汁、可乐、唾液、血液)中可卡因和甲基苯丙胺的检测,最低定量限均低于100μg/L。该方法适用于环境表面、食品、生物体液等复杂基质中多种毒品的现场、快速检测。

实时直接分析电离质谱法快速检测化妆品中的3种成分

建立用于化妆品中违禁成分尿刊酸(URA)、准用防晒剂甲氧基肉桂酸乙基己酯(EHMC)、丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷(B-MDM)快速检测的快速检测方法。采用实时直接分析(DART)离子源结合四极杆飞行时间质谱(Q-TOF MS),在正离子模式下,采用Full scan扫描方式,将化妆品样品直接置于离子化区域内进行快速定性分析。在定量分析时,采用筛网模块进样,对实验参数进行系统优化,测得3种成分的定量范围在25~1000 mg/L之间,线性关系良好(r>0.99),该方法的最低检出限(S/N=3)为7.5 mg/L,最小定量限(S/N=10)为25 mg/L,方法回收率在96.7%~109.2%之间,精密度RSD(n=6)为3.59%~11.23%。该方法操作简单、快捷高效、环保绿色,可广泛应用于化妆品中化妆品中违禁防晒剂及添加剂的快速筛查与定量检测。

直接进样杆大气压化学电离-飞行时间质谱法用于奶粉样品中药物残留测定

采用直接进样杆大气压化学电离源(DIP-APCI)与串联四极杆飞行时间质谱(Q-TOF MS)联用,通过高沸点样品成核剂能检测到有效准确的质谱图。样品无需复杂的前处理和色谱分离,便可以直接进行测定。此方法应用于测定奶粉中的四环素和青霉素类药物残留,100ng/g四环素和10ng/g青霉素均能测出,方法有效,不需要前处理,可应用于大批量样品的快速筛查和应急检测任务。

裸核离子与中性原子碰撞电离过程的理论研究

基于处理裸核离子与中性原子碰撞电离过程的OBKN和ECPSSR理论模型,系统计算了不同裸核离子与中性原子碰撞K壳层电子俘获截面和直接电离截面,并与其它文献已有的理论和实验结果进行了比较.研究结果表明:碰撞能量较低时,电子俘获截面大于直接电离截面,随着碰撞能量的增加,电子俘获截面和直接电离截面均是先增大后减小且直接电离截面减小地非常缓慢,高能时,直接电离截面大于电子俘获截面.当入射炮弹离子速度接近0.67倍靶原子K壳层电子速度时,电子俘获截面达到最大值,而当入射炮弹离子速度接近靶原子K壳层电子速度时,直接电离截面达到最大值.

初始振动态对氢分子离子电离通道的影响

通过数值求解非Born-Oppenheimer(BO)近似条件下的一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2在不同核初始振动态条件下(v=0到v=7)的库仑爆炸核初始动能释放谱.模拟结果表明:强激光场中氢分子离子的电离通道主要包括直接多光子电离、电荷共振增强电离及有中间过程的电荷共振增强电离,并且可以通过选取不同的初始振动态实现对氢分子离子电离通道的控制.

利用双色激光场下阈上电离谱鉴别H3^2+两种不同分子构型

我们最近证明,利用红外和深紫外双色激光场,SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)].在本文中,我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子H32+ 在激光场中的直接阈上电离(ATI)过程.通过与单色激光场中电离谱的比较发现,双色激光场的电离谱可以分辨分子的不同几何结构.由相干条件导出的公式可以很好地解释直接ATI动能谱和动量谱中的干涉条纹.此外,还发现通过改变分子核间距或改变激光强度可以改变电离谱的形状.由此可以推断,双色激光场诱导的ATI谱具有鉴别分子不同构型的能力,对复杂分子的几何结构成像具有一定的参考意义.

超高分辨质谱技术用于鸦胆子油及其口服制剂特征谱的高通量快速分析

采用直接进样-电喷雾电离超高分辨质谱技术(DI-ESI-UHRMS)结合统计学数据分析策略,建立了鸦胆子油及其口服制剂的特征图谱高通量快速分析方法。基于DI-ESI-UHRMS高分辨率、高通量和非靶向的特点,对鸦胆子油和大豆磷脂软胶囊正离子模式下的数据进行分析,利用分子离子峰精确质量数和精细同位素峰信息,解析出69种准确分子式(与理论值的误差均小于1 ppm)。结合二级质谱、文献和Lipid Maps网站中数据,对69种分子式进行半鉴定。结果显示,其主要为糖类、磷脂类、油酸类和油脂类成分。主成分分析、正交偏最小二乘判别分析和层次聚类分析结果显示,鸦胆子油、橄榄油和菜籽油中不存在磷脂类成分,文中半鉴定的69种分子式对应的母峰(m/z)可作为鸦胆子油掺伪鉴别和不同鸦胆子油口服制剂差异分析的指标成分。该研究为进一步完善鸦胆子及其制剂的质量标准提供了理论支撑。

纳米静态随机存储器低能质子单粒子翻转敏感性研究

针对65,90,250 nm三种不同特征尺寸的静态随机存储器基于国内和国外质子加速器试验平台,获取了从低能到高能完整的质子单粒子翻转截面曲线.试验结果表明,对于纳米器件1 MeV以下低能质子所引起的单粒子翻转截面比高能质子单粒子翻转饱和截面最高可达3个数量级.采用基于试验数据和器件信息相结合的方法,构建了较为精确的复合灵敏体积几何结构模型,在此基础上采用蒙特卡罗方法揭示了低能质子穿过多层金属布线层,由于能量岐离使展宽能谱处于布拉格峰值的附近,通过直接电离方式将能量集中沉积在灵敏体积内,是导致单粒子翻转截面峰值的根本原因.并针对某一轨道环境预估了低能质子对空间质子单粒子翻转率的贡献.

65nm工艺SRAM低能质子单粒子翻转实验研究

基于北京HI-13串列加速器质子源及技术改进工作,获得2~15 MeV低能质子束流。针对商业级65nm工艺4M×18bit大容量随机静态存储器（SRAM）,开展了质子单粒子翻转实验研究。实验结果表明,低能质子通过直接电离机制可在存储器中引起显著的单粒子翻转,其翻转截面较核反应机制引起的翻转截面大2~3个数量级。结合实验数据分析了质子翻转机制、LET值及射程、临界电荷及空间软错误率等,分析结果表明,实验器件翻转临界电荷约为0.97fC,而低能质子超过高能质子成为质子软错误率的主要贡献因素。

基于脉冲激光定位的SRAM单粒子闩锁事件率预估

器件单粒子闩锁效应(SEL)预估方法一般是建立在只有一个敏感体积单元的长方体(RPP)模型上,静态随机存储器(SRAM)单粒子闩锁敏感区的定位试验结果表明敏感体积单元不仅有一个.利用脉冲激光定位SRAM K6R4016V1D单粒子闩锁效应敏感区的试验结果对器件在轨SEL事件率进行了修正计算.首先利用脉冲激光定位SRAM SEL敏感区,获得敏感区的分布情况,并确定整个器件敏感体积单元的数量.然后针对不同的空间轨道、辐射粒子以及敏感体积厚度和敏感体积单元数进行了相应的器件SEL事件率计算,并对计算结果进行了分析讨论.结果表明,重离子引起的SEL事件率随敏感体积单元数量的增大而减小;修正敏感体积单元数量对预估质子引起的SEL事件率非常必要,否则将会过高评估质子直接电离作用对SEL事件率的贡献.

用^(12)C离子模拟质子引起的单粒子效应

在理论分析的基础上 ,提出了一种利用兰州重离子加速器提供的高能 12 C离子模拟质子引起单粒子效应的途径 .在保证核反应机制是引起单粒子效应主要机制的前提下 ,用高能 12 C离子可以模拟质子在功率金属 -氧化物 -半导体场效应晶体管中引起的单粒子烧毁以及单粒子栅极击穿 ,获得质子单粒子效应的饱和截面 ,定性研究质子单粒子效应的角度效应 ,还可以作为高能质子单粒子效应实验前的预备实验 .该方法拓展了兰州重离子加速器加速的轻的重离子在单粒子效应实验研究方面的应用 。

质谱新技术在毒品分析中的应用

毒品分析是办理涉毒犯罪案件的重要环节之一,为案件侦破和证据收集提供重要依据。质谱分析法具有灵敏度高、分析速度快、所需样品量少等特点,因其出色的分析性能越来越受到分析人员的重视。本文综述了色谱质谱联用技术和新兴原位直接电离质谱技术在毒品分析领域的应用情况,并展望了质谱新技术在毒品分析领域的发展前景。