质谱分析科学的新进展—记黄本立院士和他所在团队的科研活动

黄本立院士及其所在的科研团队在质谱领域做了大量的开创性的研究工作,若干工作在国内外起到了引领作用。在仪器研制方面:1) 样品离子引入与飞行路线正交,避免不同元素动能对分析的影响;2) 采用飞秒级极窄脉冲和7 ×1013 W/cm2高辐照的激光器,大大减少基体效应和元素的分馏效应;3) 用氦作缓冲气体,适度冷却等离子体及避免周围空气的卷入,降低多价离子和多原子离子的干扰,获得明晰的谱线和清晰的背景;这些改进使质谱技术的分析性能达到前所未有的高度,如分辨率达7000,检出限达10?6~10?7 g/g,覆盖6~7数量级的动态范围。为等离子体的基础研究和质谱广泛的应用奠定了坚实的基础。在基础研究方面:1) 激光诱导等离子体离子动能分布研究,获得了等离子体形成和发展动力学知识;2) 探索激光诱导等离子体温度与激光波长、脉冲宽度、激光能量、辅助缓冲气体压力和样品硬度等之间的关系,为获取最优的分析性能提供了理论依据;3) 辅助缓冲气体离子源的研究,有效地降低离子的动能和多价离子的干扰。4) 建立飞行时间质谱仪二维分离技术,通过离子的初始动能及其质荷比的不同实现二维分离,实现了把分析物离子从多价离子和气体类离子中分离出来。在应用方面,把质谱分析技术应用范围扩大到前所未有的广度,若干应用具有里程碑意义:1) 半定量无标准固体中金属和非金属元素的直接分析;2) 古瓷碎片分析;3) 薄层剖面分析;4) 形态分析;5) 矿物分析;6) 有机化合物分析;7) 生物样品分析。