电离方法

电离方法将中性分析物转化为气相离子，方法的选择决定了质谱仪可以分析的分子类型。

Definition

电离方法是质谱仪离子源中用于将样品分子或原子转化为进行质谱分析所需气相离子的技术。

Scope

本主题涵盖质谱法中使用的离子源：硬电离方法（如电子电离），可重现地使分子碎裂；软电离方法（如化学电离、电喷雾、大气压化学电离和基质辅助激光解吸），可产生完整的分子离子。它阐述了每种方法的工作原理、适用的分析物以及对所得光谱的影响。

Core questions

• 硬电离和软电离在产生的光谱上有何不同？
• 电喷雾通过何种机制从溶液中产生多电荷离子？
• 基质辅助激光解吸如何电离大而脆弱的分子？
• 电离方法如何与分析物的挥发性、极性和大小相匹配？

Key theories

电喷雾电离

通过带电针喷射分析物溶液会产生细小的带电液滴，这些液滴通过蒸发而缩小，直到完整的、通常是多电荷的分析物离子释放到气相中，从而使非常大的分子落入分析仪的质荷比范围。

基质辅助激光解吸电离

将分析物与吸光基质共结晶并发射激光脉冲会烧蚀基质，并将大分子温和地转移到气相中，形成主要是单电荷离子，从而能够对蛋白质和其他生物聚合物进行质量分析。

Mechanisms

在硬电离中，高能电子撞击气化分子，去除一个电子并诱导可重现的碎裂，这对于库识别很有用。在软电离中，能量转移是温和的：电喷雾使带电液滴去溶剂化，从溶液中释放出完整的离子，而基质辅助激光解吸则利用基质吸收激光能量，将大分子提升到气相中。形成的离子随后进入质量分析器。

Clinical relevance

软电离源使质谱法成为蛋白质组学、代谢组学以及完整生物分子和药物临床和药物分析的核心，而电子电离仍然是环境和法医气相色谱-质谱法中可重现库识别的基础。

History

电子电离在早期有机质谱法中占据主导地位。20世纪80年代带来了实用的软电离：Fenn及其同事开发了用于大型生物分子的电喷雾，而Karas和Hillenkamp引入了基质辅助激光解吸，Tanaka展示了完整蛋白质的激光解吸。这些进展获得了2002年诺贝尔化学奖的认可，并改变了该领域。

Key figures

• John Fenn
• Franz Hillenkamp
• Michael Karas
• Koichi Tanaka

Seminal works

• fenn1989
• karas1988
• gross2017

Frequently asked questions

硬电离和软电离有什么区别？

硬电离，如电子电离，会沉积足够的能量使分子碎裂成可重现的碎片，这对于识别很有用；而软电离只添加少量能量，产生完整的分子离子，这对于大型或脆弱的分析物至关重要。

为什么电喷雾会产生多电荷离子？

随着带电液滴的蒸发，大分子可以携带多个电荷，这会降低它们的质荷比到可测量范围，从而使普通分析仪能够确定非常大分子的质量。