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淺談飛行時(shí)間質(zhì)譜的發(fā)展與現(xiàn)狀

2020-05-20 09:56:57來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：飛行時(shí)間質(zhì)譜閱讀量：3455

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】飛行時(shí)間質(zhì)譜(Time of Flight Mass Spectrometer (TOFMS))是一種常用的質(zhì)譜儀，早由Stephensen在1946年提出。該質(zhì)譜儀可以將樣品離子化，再利用靜電場(chǎng)加速離子，根據(jù)離子飛行速度差來(lái)分析離子質(zhì)核比。比起其他質(zhì)譜儀，飛行時(shí)間質(zhì)譜具有測(cè)定對(duì)象質(zhì)量不受限、靈敏度高、分辨率高、分析速度快等優(yōu)勢(shì)，是基因、蛋白質(zhì)、生物化學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、病毒學(xué)等領(lǐng)域中不可或缺的實(shí)用工具。

　　穿荊度棘飛行時(shí)間質(zhì)譜的發(fā)展歷程

　　1948年，國(guó)外科學(xué)家研制出了世界上第一臺(tái)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)正式從理論階段邁入了實(shí)踐中。

　　初的飛行時(shí)間質(zhì)譜有著許多問(wèn)題，其中讓科學(xué)家們頭疼的便是分辨率過(guò)低。由于離子在進(jìn)入飛行區(qū)時(shí)，初始條件不可能完全一致。離子產(chǎn)生的時(shí)間、位置、初速動(dòng)能和速度方向的差異，都會(huì)對(duì)飛行時(shí)間造成影響，導(dǎo)致質(zhì)譜峰擴(kuò)寬，分辨率下降。受制于分辨率與信號(hào)接收處理技術(shù)等因素，自1955年之后的20年里，飛行時(shí)間質(zhì)譜的發(fā)展一直處于低谷。

　　1973年，蘇聯(lián)科學(xué)家B.A.Marmylin發(fā)明了質(zhì)量反射器，該技術(shù)為飛行時(shí)間質(zhì)譜的能量分布問(wèn)題提供了解決方案，使其分辨率得到了大幅提升。此后隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的性能不斷提高。1998年首次出現(xiàn)了垂直引入反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其質(zhì)量分辨率高達(dá)20000以上。這一技術(shù)的出現(xiàn)大大加速了飛行時(shí)間質(zhì)譜的發(fā)展進(jìn)程。

　　如今，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀日漸成熟，配合各類(lèi)離子源，可以說(shuō)是當(dāng)今有發(fā)展前景的質(zhì)譜儀。在大通量、要求分析速度快的生物大分子分析中，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是現(xiàn)今可以實(shí)現(xiàn)的分析手段。

　　國(guó)內(nèi)設(shè)備依賴進(jìn)口科研人員力圖打破技術(shù)壟斷

　　目前，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的主要生產(chǎn)商是美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司和美國(guó)布魯克公司等，商品化的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的制造幾乎完全由國(guó)外廠商壟斷。國(guó)內(nèi)高分辨率質(zhì)譜依賴進(jìn)口，價(jià)格較為昂貴，而國(guó)內(nèi)對(duì)質(zhì)譜儀的需求量又在不斷上升。若是能自主研發(fā)出性能優(yōu)良、適合國(guó)內(nèi)企業(yè)單位使用的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，就可以在很大程度上降低設(shè)備購(gòu)買(mǎi)使用成本，并為研發(fā)單位帶來(lái)豐厚的回報(bào)，繼而提高我國(guó)質(zhì)譜研制水平，形成良性循環(huán)。

　　上世紀(jì)80年代中期，國(guó)內(nèi)的科研人員邁出了我國(guó)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀研制的第一步，先后有近十家科研單位研究并制造出數(shù)種儀器樣機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)自制飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的空白。但是儀器總體的性能還與國(guó)外產(chǎn)品有著一定差距，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的研制工作仍處在起步階段。

　　從上世紀(jì)末到21世紀(jì)初，我國(guó)科研人員對(duì)飛行時(shí)間質(zhì)譜的研制工作從未止步。2000年，周振博士設(shè)計(jì)研制的高分辨垂直引入式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀分辨率達(dá)到了20000，技術(shù)指標(biāo)為當(dāng)時(shí)同類(lèi)儀器的水準(zhǔn)。到2006年，復(fù)旦大學(xué)與上海精密科學(xué)儀器有限公司聯(lián)合研制的LC-TOFMS儀器便已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收并開(kāi)始出售。我國(guó)飛行時(shí)間質(zhì)譜的研制經(jīng)過(guò)多年發(fā)展正逐漸走向成熟，個(gè)別技術(shù)已達(dá)到先進(jìn)水平，在儀器市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高。

　　隨著科技水平的不斷進(jìn)步，質(zhì)譜儀的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。想要參與瓜分質(zhì)譜儀產(chǎn)業(yè)這塊大蛋糕，需要政府與各企業(yè)群策群力，積極交流經(jīng)驗(yàn)成果，一同攻克難題，改變國(guó)內(nèi)質(zhì)譜行業(yè)落后的局面。相信在不久的將來(lái)，我們可以沖破外國(guó)的技術(shù)封鎖，真正讓飛行時(shí)間質(zhì)譜儀制造水平全面提升到世界一流水準(zhǔn)。

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2020-05-07 09:18:10

3142

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