近日，大连化物所质谱与快速检测中心（102组群）在单光子电离质谱（SPI-MS）技术研究中取得新进展。团队发现，基于氘灯的光电离源在空气环境中会诱导一种独特的“氧附着解离”（OAD）现象，并可据此鉴定传统碰撞诱导解离技术难以区分的同分异构体。此外，通过简单调控电离源内气压即可实现对解离程度的精确控制，从而在软电离和解离模式之间灵活切换。这一发现拓宽了SPI-MS的适用性，为开发兼具高敏度与结构解析能力的质谱新方法奠定基础。

图1  氘灯电离源结构及喹啉和异喹啉的质谱图

单光子电离（SPI）是一种软电离技术，具有电离效率高、碎片少、适用性广等优点，在环境监测、食品安全、石油化工等领域均得到广泛应用。真空紫外光源是SPI源的关键部件，直接影响分析的灵敏度、选择性和电离效率。氪灯（Kr灯）是目前最常用的真空紫外光源，本研究团队前期已基于Kr灯光电离源进行了众多应用研究（Anal. Chem. 2016, 88, 5028−5032; Anal. Chem. 2018, 90, 5398−5404；Anal. Chem. 2021, 93, 2207−2214；Anal. Chem. 2023, 95, 4235−4242等），实现了不同目标化合物的有效检测。不过，Kr灯光电离源的灵敏度受到相对较低的初始光通量（约1012 photons/s）限制。相比之下，氘灯（D2灯）作为实验室标准紫外光源，具有光强度高、稳定性好的显著优势，近年来开始被应用于SPI源中。然而，D2灯的发射光谱范围较宽（115-400 nm），这种宽谱辐射可能引发的光化学反应对电离过程的影响此前尚不明确。

为此，团队系统研究了D2灯光电离源的分析性能。与常规Kr灯相比，具有高光通量的D2灯在氮气环境中对苯的检测灵敏度可提升约17倍。更重要的是，D2灯在135-170 nm波段内的强连续辐射可高效光解O2产生活性基态氧原子O(3P)，从而诱导显著的源内OAD现象。该OAD进一步被用来区分具有高度相似结构的同分异构体，如喹啉和异喹啉。同时，实验证明OAD程度与电离源气压之间成正相关，通过简单调控源内气压即可实现对解离效率的精确控制。综上所述，D2灯光电离源不仅显著提升了检测灵敏度，更通过气氛与气压调控的OAD过程提供了一种快速区分异构体的新方法。

图2  D2灯电离源中，苯胺和3-甲基吡啶在（a）氮气和（b）空气中的质谱；喹啉和异喹啉在（c）氮气和（d）空气中的质谱

相关研究以“Pressure-Tunable Oxygen Attachment Dissociation in a Deuterium Lamp-Based Photoionization Source for Isomer Differentiation”为题，于近日发表在Analytical Chemistry上。该工作的第一作者是我所博士研究生樊志刚，通讯作者是我所花磊研究员和李海洋研究员。本研究得到国家自然科学基金（22306182）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB1180000）、中国科学院科研仪器研制项目（PTYQ2024TD0012）等项目资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c07498