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安光所在真空紫外光電離飛行時間質譜儀研制方面取得新進展

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近日,中國科學院合肥物質科學研究院發布消息稱,安光所張為俊研究團隊在真空紫外光電離飛行時間質譜儀研制方面取得新進展,真空紫外光電離飛行時間質譜儀可以用于大氣自由基反應的研究。目前,相關研究成果以“真空紫外光電離飛行時間質譜儀用于在線研究氣相自由基反應”為題在線發表于美國物理學會《科學儀器評論》期刊。

大氣自由基反應,就是指大氣中有自由纂參與的各種化學反應。大氣中常見的有氫氧自由基、烷氧基自比基等。這些大氣自由基很不穩定,受光照、輻射或過氧化物等作用容易自行結合或與其他物質反應而生成穩定的分子、新的自由纂或化合物。

自由基與環境污染有一定的關系,如降水酸化、臭氧層耗竭和光化學煙霧的形成過程都與白由基反應有關。也正是因為自由基在環境污染形成過程中發揮著重要作用,所以對大氣自由基反應進行研究,對大氣污染控制也會產業積極影響。

據了解,絕大多數的分子和自由基來的電離能在10eV左右,位于光的真空紫外波段。真空紫外光電離質譜技術通過分子吸收單個光子能量在其電離能附近“軟”電離,可避免碎片離子的產生,直接獲得母體離子的質量信息,因此被廣泛應用于大氣化學和燃燒等復雜反應體系中反應物、產物和化學活性反應中間體(如自由基)的實時在線檢測。

在此基礎上,研究團隊的研究員,以真空紫外放電燈作為電離源,自行設計和研制了小型真空紫外光電離反射式飛行時間質譜儀。該儀器通過設計具有籠式結構的新型聚焦電場,實現了電離區內離子的高效率收集,提高了質譜儀的檢測靈敏度(自由基靈敏度達到0.3ppb)。同時,通過采用垂直引入式結構和二級空間聚焦等關鍵技術,實現小型化質譜儀高的質譜分辨本領。現在,這款小型真空紫外光電離反射式飛行時間質譜儀已經在大氣自由基反應動力學研究得到了應用。

質譜儀是一種常見且重要的鑒定、分析設備,在環境污染、食品安全等領域中都有著很廣泛的應用。小型真空紫外光電離反射式飛行時間質譜儀的成功研制,不僅僅能為各個學科提供新的設備選擇,也進一步發展了我國的質譜技術。

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