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西安光機所等離子體學科再次取得新進展

時間:2018-12-11  來源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,西安光机所瞬态光学与光子技术国家重點實驗室与四川大学开展联合研究,发现在大气常压环境中磁场有效约束离子传播特性,并基于此研发出一种大气常压高效痕量检测磁约束微型质谱离子源。相关研究工作以通讯的形式发表在国际权威期刊Chemical CommunicationsIF6.3 @2017;自然指數Nature Index收錄的化學類1區期刊)。  

 

  直流輝光放電微型等離子體源,憑借其放電的穩定性和等離子體的非平衡特性,在化學分析和環境監測等領域有著獨特的技術優勢和廣闊的應用前景。具有高靈敏度、高選擇性和快速響應等特點的質譜法,已成爲分析化學領域的核心技術之一,在痕量物種定性和定量檢測中發揮著巨大作用。長期以來人們一直致力于提高質譜儀的分析性能。常壓離子源,作爲質譜儀的核心部件,主要作用是將樣品解吸和電離,産生氣態樣品離子。能否有效將樣品離子化和把離子化的待測物傳輸到檢測入口,在很大程度上決定了整個質譜儀分析的靈敏度。 

  在大氣環境中,一般通過氣流將離子化的待測物輸運到質譜儀檢測入口。該種傳輸方式使得很大一部分離子逃逸到環境大氣中損失掉,導致傳輸效率低下。爲提高離子傳輸效率,該研究團隊基于常壓磁約束離子傳播特性,提出一種大氣環境中縱向磁場約束離子傳輸的新方法,研發出一種用于痕量物種檢測與分析的大氣常壓磁約束微型直流輝光放電質譜離子源。該方法關鍵在于:1)在弱電場中,氣流和洛倫茲力共同作用離子,使之做螺旋運動,降低逃逸概率;2)利用離子與環境氮氣和氧氣等分子的集體碰撞效應,進一步減少約束半徑,使得更多的離子傳輸到檢測入口,增加離子傳輸效率。通過質譜分析,該方法成功地將樣品質譜信號強度提高到原來的10倍,檢測限可降低到原有的1/10,使得部分有機物待測樣品的檢測限達到幾十PPt的水平!該項工作爲化學分析和環境監測等領域提供了更爲可靠的檢測手段,爲低溫等離子體的應用拓展了新的研究方向。該工作受到科技部、國家自然科學基金委和中科院西部青年學者項目的資助。   

  大氣常壓磁場約束離子運動軌迹及樣品阿司匹林溶液質譜檢測 

  近几年来,瞬态光学与光子技术国家重點實驗室在等离子体基础研究领域实现了一次又一次原理上的创新和技术上的突破,取得了一系列原创科研成果。研究团队曾首次将“透鏡擴束概念引入低溫等離子體領域,提出“電場透鏡模型,構建大氣壓均勻彌散放電新的基礎理論,該項工作以封面和亮點文章發表于國際應用物理類著名權威學術期刊JAP (2017)。此外,在低溫等離子體領域已連續8篇論文发表于自然指数Nature Index國際一流頂級學術期刊(CC&APL),其中一篇APL從投稿到錄用僅用6天。上述成果爲我所等離子體學科的發展奠定了堅實的基礎。 

  自然指數(Nature Index)是自然出版集團201411月推出的数据库,对于评价科研機構在国际高水平学术成果产出方面具有重要作用。自然指数的分析是基于前一年各科研機構在Nature系列、ScienceCellPNASPRLPRXAPLJACSCC82种自然科学类期刊上发表的研究型論文数量进行计算和统计,它追踪了约6万篇优质科研論文的作者单位信息,涵盖全球2万多家科研機構。82種來源期刊由全球在職科學家所組成的兩個獨立評選小組選出,分爲化學、地球與環境科學、生命科學和物理學四類。這82種期刊只占世界期刊總量的0.6%,但其引用量約占自然科學期刊總引用量的30% 发表在这些期刊上的論文,从一定程度上代表了全世界的高水平研究成果。 (瞬态室  供稿)

 

論文题目:A highly efficient magnetically confined ion source for real time on-line monitoring of trace compounds in ambient air 

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