防静电离子发生器

p　　strongspan style="font-family: times new roman "仪器信息网讯/span/strongspan style="font-family: times new roman " 2016年1月26日，宁波大学和华仪宁创智能科技有限公司(以下简称华仪宁创) “DBDI-100型介质阻挡放电离子源”成果技术鉴定会在宁波召开。该鉴定会由中国分析测试协会主持，专家组成员为中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、中国分析测试协会副理事长张渝英、中国质谱学会理事长李金英、北京大学教授刘虎威、浙江大学教授潘远江、湖南师范大学教授陈波、中国分析测试协会研究员汪正范等分析仪器行业著名专家。张玉奎院士在会上被推选为鉴定委员会主任。清华大学教授张新荣作为合作单位代表参加了此次鉴定。宁波市科技局副局长蒋如国、宁波市经济与信息化委员会处长徐伟洋、宁波鄞州区科技局局长叶龙、宁波大学副校长徐铁峰等相关主管部门及学校领导出席了鉴定会。/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: times new roman "img title="IMG_9214_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/9c6b6231-d69d-4f71-8a84-0d8f645a2d67.jpg"//span/pp style="text-align: center "span style="font-family: times new roman "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "strong鉴定会现场/strong/span/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: times new roman "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "strongimg title="IMG_9333_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/91f5471e-26b0-4b01-b22e-38359e50e391.jpg"//strong/span/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "中国科学院大连化学物理研究所 张玉奎院士/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9222_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/a1617f90-eada-4030-9f02-0325f4dc4f97.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px " 中国分析测试协会副理事长 张渝英/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9335_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/b6ef028e-1a69-4a21-9583-7969ae685da6.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px " 中国质谱学会理事长 李金英/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9354_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/ecdf4276-5e17-4cf5-b212-ec4554d84d2a.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px " 北京大学教授 刘虎威/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9351_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/edcae475-4926-44b5-8286-739709113ee3.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px " 浙江大学教授 潘远江/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9357_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/f8486e2d-5791-43f0-afd6-cdb5c9d37ae3.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px " 湖南师范大学教授 陈波/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9340_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/9c108008-7efc-4613-97c0-dcf6ec439e52.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "　　 中国分析测试协会研究员 汪正范/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9361_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/6750a5c1-fc3a-43c0-992a-c2407a5e4910.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "合作单位代表、DBDI发明人 清华大学教授张新荣/span/strong/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　在鉴定会上，华仪宁创总经理闻路红向鉴定专家及领导介绍了成果的研发背景和技术特点。介质阻挡放电离子源(DBDI-100)是一种非表面接触型的常压敞开式离子源，能够实现气体、液体和固体样品的离子化，并与质谱联用实现原位分析。此离子源系统主要包括离子源和进样系统、系统控制箱、移动控制系统和控制软件，在药物研发和质量控制、材料和天然产物分析、食品质量和药残检测、司法鉴定和物证检验、化学分析和技术研究、临床检验和方法研究等领域具有很好的应用前景。/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: times new roman "img title="IMG_9231_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/4df945a1-18c2-487e-9965-96bb3fdcc573.jpg"//span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "华仪宁创总经理闻路红/span/strong/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　DBDI由清华大学教授张新荣于2007年首次提出，并已得到到国际同行的广泛认可。为了实时、快速的解决各种应用问题，质谱技术在向原位和小型化方面发展。在目前30余种现场离子源技术中，成熟的商品化离子源只有DESI(解吸电喷雾离子化)和DART(实时直接分析)。我国亟需自主知识产权的商品化现场离子源研发生产技术。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　在这种情况下，华仪宁创基于介质阻挡放电离子化方法进行了二次创新，最终的DBDI技术具有以下关键创新点：1、单电极放电技术令离子束源外喷射长度 4.5cm，提高了现场原位分析的适用性 2、真空辅助离子化技术降低了背景噪声，从而提高了信噪比和检测灵敏度 3、高温、高压安规保障技术消除了信号串扰和安全隐患，保证系统稳定和安全。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　DBDI离子化涉及潘宁电离、电子电离、化学电离和光子电离等众多电离机理。应用对比分析结果显示：与ESI相比，DBDI能离子化极性范围更大的化合物并提供更多的离子峰信息 对于一些难挥发、弱极性的化合物，DBDI的离子化能力是DART的10倍左右，信噪比与DART相当或略低。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　除了科学技术效益和经济效益以外，该成果也将带来巨大的社会效益，如：提升国产离子源设备水准和国际竞争力 丰富国产离子源类型，促进质谱应用普及 利于国家和地方科学仪器产业结构升级，形成新经济增长点 替代进口，节约外汇 拉动内需，促进就业。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　在听取成果汇报和审阅查新报告、检验报告、用户报告等资料之后，专家组观看了成果样机。/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: times new roman "img title="IMG_9298_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/f4183954-e59c-48da-8e09-aebfb9ff824a.jpg"//span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "DBDI-100样机/span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "img title="IMG_9292_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/d7b21355-1633-4686-94ab-a3a38db7b302.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "鉴定组成员参观实验室并观看样机/span/strong/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　华仪宁创总经理闻路红与宁波大学高级工程师赵鹏代表团队回答了鉴定组专家的质疑和提问。在答辩过后，专家组成员经认真讨论，一致达成以下鉴定意见：/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　1、 DBDI-100型介质阻挡放电离子源采用了具有自主知识产权的介质阻挡放电离子化技术、单电极放电技术和真空辅助技术。其与质谱联用的检测限为10~100ppb 质量范围为5~3000amu 离子源内气体加热控制温度范围为25~600℃ 温度稳定性≤± 0.05℃ 离子化区域最大温度 400℃ 等离子体源外喷射长度 4.5cm 载气速度范围为0.2~5.0L/min，支持多路气体同时混合。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　2、 DBDI型介质阻挡放电离子源具有免试剂、结构简单、操作方便、离子化效率高等特点，能够在几秒钟内实现气体、液体和固体样品离子化，可与各类质谱仪联用进行原位、实时、快速分析，获得的质谱图背景噪声小，检测灵敏度高，便于质谱解析和定量分析，在敞开式大气压质谱离子源中，处于国际先进水平，具有良好的应用前景和市场前景，该成果是国际首创。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　3、该成果已授权发明专利2项、实用新型专利7项，已受理发明专利7项。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　4、提供的鉴定材料齐全，符合鉴定要求。/span/pp style="text-align: center "img title="h_副本.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/insimg/099aeff8-a00b-4142-b670-fd14714903b8.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "鉴定会参会人员合/span/strong/spanspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-family: times new roman font-size: 14px "影/span/strong/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　据该团队介绍，国家对分析仪器研发和成果转化支持力度不断提升，宁波市、区政府部门积极响应“大众创业，万众创新”，鼓励中小科技创新企业。宁波市及宁波鄞州区相关主管单位为华仪宁创这样的创新团队提供了优厚、便利的创业条件。同时，宁波大学从人员及场所等方面为该团队建设提供了很多宝贵的资源。/span/ppspan style="font-family: times new roman "　　华仪宁创即宁波大学科学仪器创新团队是一支年轻的创新团队，目前拥有多个学科专业背景的高端人才，骨干人员具有多年企业背景和丰富的工程化产业化经验。团队定位主要从事科研成果从实验室到市场的成果转化，解决科学研究与市场产业化最后“一公里”的问题。目前，该团队正在积极与科研院所等研发机构合作，共同促进科研成果转化与应用。/span/pp style="text-align: right "span style="font-family: times new roman "编辑：郭浩楠/spanbr//p

概述本文阐述了LCMS仪器对氮气的要求，以及设计和选择氮气发生器时应考虑的问题，包括氮气纯度和氮气质量，以及氮气发生器的选择对LC-MS运行的影响。介绍杜瓦罐和钢瓶高纯氮的纯度一般是99.999%，也可采购到更高纯度的氮气，例如GC载气（是的，发生器也可用于提供载气！）纯度高达99.9999%。工业上传统的深冷空分制氮法，以空气为原料，利用液氧和液氮的沸点不同，采用低温蒸馏的方式，使它们分离来获得氮气。氮气是一种惰性气体，无法直接测试，氮气纯度主要指非氧化气体的含量，其中包括氮气和其他惰性气体等。通常我们会看到LC-MS适配的氮气发生器显示纯度在98-99.5%之间，为什么不提供99.999%的纯度呢？为什么所有LC-MS仪器制造商都建议氮气发生器产气的纯度大于95%就足以满足质谱的要求？（本文中所提到的LC-MS用气指的是离子源部分用的雾化干燥气，作为碰撞气用的高纯氮气，耗气量很少，一般由钢瓶提供）让我们先来看看LCMS的技术特点：简单来说，氧气并不会影响LCMS信号强度。事实上无碳氢化合物、无颗粒、干燥的空气是完全可以用于LC-MS分析的。我们选用氮气的原因是，在电离阶段，有机溶剂+氧气+高热+高压会导致爆炸，这不仅是一个巨大的安全风险，而且会对昂贵精密的LC-MS造成极大的损害。纯度实际上只是我们评估氮气的一个参数。仅仅因为一种气体纯度高，并不意味着其中没有像碳氢化合物（实验室溶剂挥发产生的VOC）、邻苯二甲酸酯类、硅氧烷类和其他影响灵敏度和基线的有机化合物，以及水份和会污染离子源的灰尘颗粒等，这些会造成昂贵的仪器清洁、维护和维修的成本。LC-MS离子源部分需要一个低氧环境，且不含颗粒和有机污染物，以防止发生爆炸，减少维护和离子源的清洁操作，以保证仪器本身的性能。接下来让我们看看氮气发生器的技术特点：从氮气发生器生产商的角度来看，有两个看起来一样但实际上是完全不同的概念，即氮气纯度和氮气质量。氮气纯度是指主要是指非氧化气体的含量（因为氮气不能直接测量，一般以氧气的含量来推算）。氮气质量定义了氮气中其他杂质的含量，通常是通过分析氧气、水分、碳氢化合物和其他有机物质的含量，这些物质可以通过分析方法分别进行测试和报告。氮气纯度通过良好的产品设计、生产工艺可实现纯度在98-99.5%之间的氮气。空气由78%的氮气、21%的氧气和1%的其他气体组成。通过分离得到的氮气，纯度要求越高，需要的空气也越多。纯度要求越低，所需空气就越少。而空气消耗与氮气纯度之间的关系不是线性的，详细见下图。尤其是当氮气纯度大于99.5%时，所消耗的空气量呈指数增长。关于氮气发生器原理的文章请点击以下链接(http://www.peakscientific.cn/articles/yuanli/)。毕克用于气相色谱载气的氮气发生器纯度99.9999%，这一纯度通过测量氧残余量、水份和碳氢化合物得出（有趣的是，要想测量这些氮气中的残余物，我们只能利用GC才能做到，其他的仪器设备都无法检测这种量级的残留物杂质）。但如图所示，在这种氮气纯度下，我们需要大约12-14倍的空气量。但因气相色谱仪用气量较少，所以如此高的空气消耗量就不是主要问题。但一般的LCMS离子源部分的氮气用量在24-30l/min，有些仪器高达60l/min，以纯度99.999%为例，我们需要向氮气发生器提供325-750l/min的空气。然而，在纯度为99.5%时，空气消耗量为75-150l/min。因此对氮气发生器的总体成本、尺寸、噪音和功耗都有很大的影响。所以，当使用氮气发生器时，高纯度氮气用于对LCMS离子源供气是不可取的。用户在选购发生器的时候需要注意什么？首先，若看到用于LC-MS离子源部分的氮气发生器宣称氮气纯度可高于99.5%，应有所质疑，因为我们知道，考虑到发生器的尺寸、噪音和成本，这其实是不合理的。客户还应选择信誉可靠的气体发生器生产商，因为如果氧气含量超过4%，那么在工作条件下，爆炸风险很高，而设计不佳的氮气发生器往往不能很好地控制氧含量。另外，过滤系统，特别是除水系统，应是高质量的，并根据使用情况定期更换。这将大大降低LC-MS维护的成本。氮气质量如前文所述，氮发生器选择性地去除氮气以外的其他分子，包括氧气、水份等。分离过程中还有哪些分子未被除去呢？首先是氩气，但由于是惰性气体，不会对LC-MS的灵敏度、离子源污染或爆炸造成任何风险。所以，将其归入氮气含量中是完全没有问题的。但其他的像碳氢化合物、硅氧烷类、邻苯二甲酸酯类、灰尘、溶剂、清洁用化学品（例如地板清洁材料等）等都会污染离子源，并出现在质谱图上。实际上，氮气发生器产生氮气的质量还取决于周边的空气质量。如今的环境污染日益增多，诸如汽车尾气、电站以及化工厂排放、化学制品、食品生产加工、日常工作中使用的溶剂、VOC（想想买新车或家具以及粉刷我们的办公室或公寓时的味道，我们将花费大量的时间和精力来去除这些气味，这些气味通常是VOC释放的）等都将出现在环境空气中。因此，一个好的氮气发生器需要一个完善的去除杂质的过程。 在我以往的经验中，有很多次遇到此类问题。我最美好的记忆是当我在家乡附近的一个食品检测实验室工作时。我的家乡是特伦特河畔伯顿镇，是英格兰中部的一个小镇。它以坐落在特伦特河上而闻名，特伦特河是英国最好的淡水来源之一。正因为如此，它拥有庞大的啤酒酿造业，也以马麦酱而闻名（我叫它英国臭豆腐）。正是这些生产过程，使这个区域周围的空气中总是含有化学物质，这些物质会干扰各种分析测试过程。我记得有一个案例，一位客户在LCMS校准过程中测到了硅氧烷物质，来源不明，经摸索，结果发现实验室有一个新的玻璃隔板，密封玻璃用的密封剂挥发产生了小分子链的硅氧烷，而污染了室内空气。另一个问题是汽车内部制造商试图制造低VOC含量的产品，但是当比较塑料材料释放出的VOC量与周围背景空气时，他们发现环境背景空气VOC含量变化很大，就像风向一样难以预测。那么用户可以从中学习到什么呢？由于氮气分离工艺不能去除这些物质，氮气发生器应具有去除这些杂质的过滤装置，且应根据使用情况定期更换。这将减少离子源的维护和清洗，并防止谱图上出现鬼峰等其他干扰。我们的用户在高质量的分析级溶剂上花费了大量的时间和成本，同样也应该重视气源的质量。希望这篇文章能为用户提供有用的信息。

日前，编者在第三届原位电离质谱会议上遇见了前来参展的毕克科技中国区团队部分成员。毕克科技是世界著名的实验室气体发生器技术研究和制造商，此次参展的目的是让更多的质谱用户了解气体发生器和了解毕克。　　对于质谱而言，氮气等气源的正常供气是其正常工作的重要保障。突然的断气或气流不稳对仪器的损害很大。现在很多实验室都选用氮气发生器作为质谱气源，因为它省去了换钢瓶的麻烦，操作简单，可持续供气，且气流稳定。据有些实验室工作者反映，在气体发生器使用一段时间以后会出现间歇性供气不足、气源不稳定的现象。对这种情况，中国区客户服务经理李峻凌(Sunday Li)解释道：&ldquo 氮气发生器的可持续性是建立在年度维护的基础上，如果能定期检查，按仪器状态提前更换必须的耗材包，氮气发生器就会持续平稳工作&rdquo 。　　对于实验室长期使用的不间断设备，气体发生器的售后服务和技术支持非常重要。据毕克科技中国区负责人Chris Harvey介绍，近两年毕克加大了在中国市场售后服务方面的投入，旨在为中国用户提供&ldquo 世界级的服务&rdquo 。Sunday带领的客服团队是毕克气体(中国)中最大的团队，Sunday表示：他们密切关注卖到中国市场上所有气体发生器的使用情况，确保每台气体发生器安全可靠的运行，在毕克科技服务体系的支持下，做到这一点很容易。&ldquo 我们在偏远地区拥有很多客户，我们已非常有效地确保也能顾及到这些客户的仪器状态。我们的工程师全部都接受过英国总部的培训，在他们的支持下，我们将实现在真正意义上全范围覆盖中国市场。我们有信心在第一时间到达客户现场，解决任何问题。&rdquo 在谈起售后服务时，Sunday非常自信的说。　　Sunday给我们讲述了一个有关售后服务的实际案例：长沙市的湖南省兽药饲料监察所有一台毕克的NM20ZA型气体发生器，自2009年起担任给AB质谱供气的任务。在正常工作两年后，气体发生器出现了故障，供气压力不足。这时发生器的保养和维护时间已经超出，客户联系到毕克公司，公司派马上派工程师上门对仪器进行全方面的检查和维护，确保了仪器的正常运行。&ldquo 这件事对我们和用户都是一个提醒。从此以后，我公司的售后服务专员会在气体发生器的服务和维护时间快到期的时候，特别提醒用户，并和用户商议和计划气体发生器的上门服务时间，以保证气体发生器的维护和保养时间于用户的样品测量时间不冲突。&rdquo Sunday说到。　　在谈到目前有些实验室采用氢气代替氦气做载气时，Chris说：氦气是一种有限资源，价格比较昂贵。用氢气替代氦气作为GC和GC/MS的载气不仅更加经济，而且具有提高分辨率和改善峰型等优点。Chris也从专业角度进行了介绍：&ldquo 由于氢气的粘度比氦气低，为保持相同的线速度，需要的气流较少，从而实现更快的色谱分离。而氢气的较低粘度可以带来较低的柱头压，使用更小直径或较长的柱将解决溶剂不断膨胀的问题。使用氢气作为载气时分辨率提高约150%。而用氢气代替氦气的弊端是实验室的安全性，采用氢气发生器能在一定程度上降低危险系数。&rdquo 　　随后，编者在2015AIMS展位上参观了包括氮气发生器 NM32L、氮气发生器Precision Nitrogen、零级空气发生器Precision Zero Air、氢气发生器Precision Hydrogen Trace在内的毕克整体气体解决方案。　　毕克整体气体解决方案展示 编辑：郭浩楠