论文部分内容阅读
痕量有机物检测技术在大气环境、公共安全及人民健康等领域发挥着非常重要的作用。论文报告了在自主研制的质子转移反应质谱(Proton transfer reactionmass spectrometry,PTR-MS)装置上,开展的多种反应离子离子源研究以及PTR-MS检测痕量有机物研究。主要内容包括:
1.四种反应离子的离子源研究。对水蒸气、氨气、空气和氧气放电进行光谱和质谱研究,在PTR-MS上成功建立了可产生H3O+,NH4+,NO+和O2+四种反应离子的离子源；利用反应离子对常见挥发性有机物(Volatile organic compound,VOCs)进行了检测研究,分析了在不同反应离子条件下的产物离子质谱特征,为实际样品分析打下基础。
2.炸药TATP的四种反应离子检测研究。对TATP的质子亲和势和电离能进行了量子化学计算,表明H3O+、NH4+、NO+、O2+反应离子与TATP能发生离子反应。检测实验结果显示:TATP分子离子峰均只能在低约化场E/N下才能被探测到,H3O+、NO+、O2+三种反应离子检测TATP时,最优的E/N为50～60Td,而NH4+检测TATP时,最优约化场E/N=97Td。对四种反应离子检测TATP的产物离子及相应检测限进行分析表明:NH4+和NO+反应离子对TATP的检测限较好,分别可达15ppb、30ppb,所用的特征离子分别为[TATP+NH4]+(m/z=240)和C8H15O5+(m/z=191)；而H3O+和O2+反应离子检测TATP时的特征离子信号较弱,不适宜用于TATP的检测识别。
3.同分异构体的PTR-MS研究。针对传统PTR-MS区分同分异构体困难,开展了两方面工作:(1)改变E/N研究同分异构体的碰撞诱导离解；(2)四种反应离子与同分异构体反应研究。这两种方法都是通过产物离子分布特征来区分同分异构体。研究表明,两种方法可作为PTR-MS区分同分异构体的一种辅助手段。
4.易制毒化学品的PTR-MS检测初步研究。通过量子化学计算对《易制毒化学品管理条例》中规定管制的易制毒化学品的质子亲和势进行预测,发现除CHCl3和HCl外,其他易制毒化学品的质子亲和势均比水的质子亲和势大,理论上可以与H3O+的发生质子转移反应。利用反应离子H3O+的PTR-MS对现有的四种常见易制毒化学品进行了初步的检测研究,发现这四种易制毒化学品可产生特征质子化离子峰,对反应离子H3O+的PTR-MS测量易制毒化学品的检测限进行估算,在几个ppb水平。说明PTR-MS是易制毒化学品潜在的快速检测工具。