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‘大白’Vocus B质谱仪新品发布: 快速TOF极性切换与软化学电离技术双剑合璧
新品发布
NEWS
2023.11.25
‘大白’Vocus B质谱仪: 快速TOF极性切换与软化学电离技术双剑合璧
TOFWERK
Vocus B
TOFWERK新发的Vocus B系列是一款‘多合一’、物种覆盖率极高的实时化学电离质谱仪。使用多套‘软’化学电离形式的正负检测模式定性定量分析各种类挥发性有机和无机化合物，在简化产物谱图的同时，实现不同理化性质待测物的在线精确测量。
Vocus B系列型号包括不同质量分辨率和灵敏度，具有前所未有的灵活性。
化学电离质谱(Chemical Ionization mass spec)一直以来都面临一个折中方案：使用普适质子转移反应（PTR）电离但需碎片校准，或使用‘软’电离技术（如TOFWERK Vocus Aim 反应腔）：使用选择性更强的电离方法，会限制化合物的覆盖范围。因此，TOFWERK Vocus CI-TOF同时提供PTR和Aim 反应腔两种选择，允许用户广泛覆盖范围但有较大碎片可能（例如氧化态较高的待测物）和更具选择性的软电离CI离子源之间选择。
01
Vocus B系列：一套紧凑型仪器实现前所未有的物种检测能力
随着Vocus B系列的发布，用户可以利用Vocus Aim反应腔的优势，合理搭配多套CI离子源，同一台仪器，实现超越PTR电离源的化合物覆盖率。TOFWERK Vocus B系列将尖端的毫秒级TOF检测端极性切换技术与Vocus Aim 反应腔的超软电离技术相结合，不仅简化了质谱图(碎片可忽略不计)，且可实现正负离子化学的准同时数据采集和分析。Vocus B质谱仪将成为环境和室内空气质量检测、大气化学研究、半导体AMC实时监控以及其他对速度和灵敏度要求极高的应用领域极具吸引力的一体化解决方案。
02
化学电离''折中''
质子转移反应（PTR）电离是化学电离(CI)质谱法中的一种常用方法。Vocus PTR反应腔为各种挥发性有机化合物（VOC）提供了强大的分析平台。然而，在PTR电离过程中，酸、醇、长链醛酮和高氧化态等官能团往往在PTR电离过程中会产生离子碎片，使质谱图复杂化，在监测多组分复杂样品时定性和定量难度增大。
Vocus Aim反应腔对上述难点提供了一种解决方案：采用紫外光源产生并行运行的多套试剂离子，这些试剂离子不会导致明显的电离诱导碎片，而是形成离子-分子加合物，配合运行压强在几十毫巴的流动管反应腔（flow tube reactor），可实现实际意义上的“软”电离，从而将电离诱导碎片比例抑制到忽略不计的水平，简化最终产物谱图。图1展示了Vocus PTR和Aim反应腔测量的具有各种官能团的不同挥发性有机物(VOCs)混合气体的棒状谱图。其中一些样品容易受电离诱导碎片的影响，混合样品包含乳酸、蒎烯酸、左旋葡萄糖、α-蒎烯等。
图1上图由100Td下运行的PTR反应腔碎片模式数据库生成，显示PTR电离过程中每个化合物的多个峰。例如，蓝色的十几个峰都与左旋葡萄糖的碎片有关。乳酸等物种的基峰显示为一个峰，但值得注意的是这个峰是其碎片，而不是期待的分子离子峰。图1下图使用的是Vocus Aim 反应腔，电离过程中几乎没有碎片产生，每个分子在谱图中形成的都是单峰(还有对应同位素峰)，这使质谱图更简单，方便实时读取和解释。
图1 使用Vocus PTR（上图）和Aim反应腔（下图）耦合TOFWERK Vocus TOF质量分析器检测易产生碎片的化合物。下图使用Aim反应腔，测得质谱图更简单、易于解释。
Vocus Aim反应腔的主要缺点是，它是一种选择性更强的化学电离试剂，这意味着，与PTR相比，尽管碎片可以忽略不计，但可实时检测的化合物数量更少。因此研究人员必须根据要检测的化合物的化学组成和挥发性来选择合适的试剂离子。
03
Vocus B质谱仪:快速极性切换和试剂离子切换解决方案
Vocus B系列无需做出这种折中性选择。毫秒TOF极性切换和多套独立试剂离子切换功能与Vocus Aim反应腔的强大功能结合，这在业界化学电离飞行时间质谱中尚属首次呈现。Vocus B可通过组合具有多达六套不同选择性的试剂离子，充分利用无碎片电离技术的优势，对多种类化合物进行实时、广谱检测。
图2中展示了Vocus B的试剂离子快速切换功能，每半秒钟即可实现一次试剂离子或/和TOF极性切换，从而在反应腔中实现新的离子化学反应。切换中工作周期大于80%，这表明由于切换瞬态而丢失的数据量较少。
图2 Vocus B质谱的快速极性切换。反应腔每半秒在不同的正负试剂离子之间切换一次，因此可以在极短时间内覆盖多种类不同有机和无机化合物。典型的试剂离子包括溴化物、碘化物、丙酮和苯，也可以根据客户应用进行定制
图3显示了某台Vocus B仪器在瑞士TOFWERK总部分析环境空气生成的物种浓度时间序列。图中显示了硝酸、氨气、多环芳烃、其他痕量有机酸以及异戊二烯和单萜烯光化学产生的低挥发性氧化产物。这些物质都是同时检测的，浓度从个位数pptv到几个ppbv不等，这表明Vocus B具有极强的多功能性，它可以在很短时间内检测大量化合物，并跨越很大的动态范围。Vocus B系列有效解决了PTR电离碎片问题，并利用软电离和超快TOF质谱极性切换的强大功能，极大拓展了物种覆盖范围，可以对多系列化合物进行实时精准检测。
图3 2023年3月，Vocus B仪器在瑞士检测环境空气的物种浓度时间序列，时间跨度为三天。基于Vocus B仪器快速极性切换和软电离功能，因此可以在大动态范围内同时测量多种有机物、酸、碱、多环芳烃，以及植物挥发性有机物氧化产生的痕量氧化产物等
04
为什么选择Vocus B质谱？
Vocus B质谱将Vocus Aim反应腔的高灵敏度软电离和快达50毫秒TOF质谱极性和试剂离子切换相结合，解决了实时分析-化学电离质谱的长期困扰。大气化学科研、业务端长期监测和半导体洁净室监测等领域的仪器用户不必在PTR电离的分析能力和Vocus Aim反应腔的选择性之间做出抉择，使用一套仪器即可覆盖全部待测有机和无机物种。
综上，新Vocus B系列快速质谱仪在延续Vocus仪器结构紧凑、牢固耐用等基础优势的同时，‘多合一’创新使其能检测更多有机和无机物种，生成比以之前更准确数据结果，而且可以在多种应用场景下使用。仪器虽小，但具有非凡灵活性和机动性。
