四川大學(xué)分析儀器研究中心在電噴霧電離質(zhì)譜常壓接口的研究進展

      四川大學(xué)分析儀器研究中心(RCAI)的何星亮博士生在Analyst 雜志發(fā)表了題為“From droplets to ions: a comprehensive and consecutive ion formation modelling in atmosphere pressure interface of electrospray ionization mass spectrometry”的研究性論文。論文通訊作者為四川大學(xué)分析儀器研究中心段憶翔教授（艾立本科技董事長）和趙忠俊副研究員（艾立本科技質(zhì)譜部部長）。

原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/an/d3an00607g

思路來源

       數(shù)值仿真是質(zhì)譜儀器開發(fā)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前用于電噴霧電離質(zhì)譜常壓接口(ESI-MS API)的數(shù)值模擬算法一般僅能對氣相離子的軌跡進行仿真，而普遍無法對電噴霧電離中至關(guān)重要的帶電液滴-氣相離子轉(zhuǎn)化過程進行模擬，其準(zhǔn)確性有待提升。

主要工作

圖1.用于ESI-MS API的新型離子生成多物理場耦合模擬方法      

       基于COMSOL Multiphysics和Ansys Fluent提出了一種用于ESI-MS API的新型離子生成多物理場耦合模擬方法。該方法通過對仿真軟件標(biāo)準(zhǔn)模塊二次開發(fā)引入了電噴霧電離中蒸發(fā)驅(qū)動的帶電液滴演化過程，首次完成ESI-MS API中的動態(tài)帶電液滴-離子轉(zhuǎn)化過程可視化。仿真結(jié)果和實驗表明，該模型更好地闡釋了ESI-MS API中離子的演化機制并且能準(zhǔn)確預(yù)測典型ESI-MS API結(jié)構(gòu)中鞘氣速度對離子傳輸效率及儀器信噪比的影響。

圖2.（a）ESI-MS API內(nèi)部速度場分布及溫度場分布（b）不同鞘氣速度下ESI-MS API噴霧區(qū)的初始液滴和二次液滴空間分布（c）ESI-MS API真空腔內(nèi)的離子軌跡圖

總   結(jié)

      該仿真模型在求解粒子運動的同時考慮了蒸發(fā)驅(qū)動的帶電液滴庫侖裂解，并將液滴追蹤和離子光學(xué)模型結(jié)合，實現(xiàn)了液滴演化的全面連續(xù)數(shù)值模擬，并通過實驗進行了驗證，為電噴霧電離質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)優(yōu)化和離子源參數(shù)調(diào)整提供了新的途徑。