【离子淌度质谱专栏】| 第一期：沿流溯源

从本期开始，小编宣布沃特世“离子淌度质谱专栏”正式发布啦！快跟随小编一起由浅及深地探索离子淌度质谱技术吧～

顾名思义，离子淌度质谱就是将离子淌度技术与质谱技术相结合的产物。离子淌度(Ion Mobility)，简单来说就是离子在淌度池内通过与池内气体碰撞或电场的阻力，由于自身的形态等不同而产生不同的迁移率，从而实现分离。

在传统的有机质谱仪中，增加离子淌度这一新的分离和测量因素，从而构成了新的离子淌度质谱(HDMS)系统，它除了按质量和电荷数之外，还可以根据离子的尺寸和形状分析样品，为研究人员提供了传统质谱所不能获取的特异性信息。该技术能够获取四维数据信息，包括保留时间、质荷比、漂移时间和强度。通过软件能够对其中的任意二维或三维信息进行自由选取或可视化处理。

淌度质谱分离原理示意图

通过淌度可实现多一维度的分离

更为专业的离子淌度定义及解读如下（请上下滑动阅读～）。

■ Ion Tunnel离子隧道（用于Q0离子传输）

三重四极质谱的离子传输（左图）和CID碰撞室（右图）示意图

谈起2006年推出的离子淌度质谱SYNAPT HDMS，却先从三重四极杆质谱说起，传统三重四极杆的Q1之前的Q0离子传输，用的是四极杆。为减少离子传输过程中的损失，2001年Micromass研发者设计了环形电场，即在多个环形片上加RF电场。这种环形电场使离子束在传输过程中很容易把中性粒子和离子分开，离子能够有效聚焦和传输，气体则被真空抽掉，这就是当年的离子隧道(Ion Tunnel)。后来改进为ScanWave技术，现在又发展成为StepWave技术，应用于沃特世各种质谱仪器。

Ion Tunnel离子隧道和StepWave原理图

■ Travelling-Wave行波（简称T-Wave，用于碰撞室）

后来研发者发现在加射频电压的环形极片上，两个为一组再加上几伏的直流电压DC，电场形成波浪状，成为T-Wave行波离子传输技术，T-Wave构成的多组行波，离子沿轴向运动，直流电压向前连续切换，如此就可形成一运动的电场或“Travelling Wave”，离子在此电场中做涌浪运动。每一组电压不仅帮助离子传输，还能像海浪一样推着离子往前走，从而非常精确地控制离子的走向和速度。

将T-Wave应用在碰撞室，极大地提升了串联质谱的灵敏度。因为母离子CID形成子离子后，由于碰撞气体的存在会形成离子向后传输的阻力。而T-Wave行波技术的出现，离子从漂移变成电场控制运动，可以快速推动离子传输到下一级四极杆，有效提升了灵敏度，并降低了交叉污染。

Travelling Wave原理图

■ T-Wave用于离子淌度：SYNAPT HDMS诞生

碰撞室的气压通常在0.075mpa左右以进行碰撞诱导分解(CID)，有意思的是，研发者发现如果气压提高（如0.2mpa），还能把离子进一步按照体积和形状分离开，这就是行波离子淌度技术的雏形。最早见于2004年Micromass研发人员发表的文献(Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004； 18:2401-2414)。

TRIWAVE示意图

T-Wave技术随后被用于Q-Tof质谱，沃特世工程师在原有碰撞室气体的基础上加了更多的气体，由于不同尺寸大小的离子碰撞截面积不同，阻力也不同，这样就能够把不同形态的离子分开，这项技术即成为如今有名的离子淌度技术。

小编还追问离子淌度和离子迁移谱的区别。舒放表示，过去的离子迁移谱使用漂移管，飞行过程不但慢，而且扩散严重，灵敏度损失很大；而沃特世开创的行波离子淌度技术可以精确聚焦和控制离子运行，使用约20cm长的T-Wave，即可获得2米长漂移管的淌度分辨率。

应用行波离子淌度技术，沃特世在2006年推出高清质谱SYNAPT HDMS(High Definition Mass Spectrometer)，并获得2007年Pittcon金奖。从此，沃特世开启了离子淌度质谱的征程，推出了多个版本的离子淌度质谱，让更多的用户体会到离子淌度质谱带来的优势。