在線質譜儀在小分子檢測領域發揮著關鍵作用，而提升其對小分子檢測的靈敏度是當前研究的重點與熱點。本文深入剖析在線質譜儀在高靈敏度小分子檢測中，電離效率與信號放大技術的突破進展。詳細闡述多種新型電離技術，如激發態誘導結合電離、復合光電離等對電離效率的顯著提升機制，以及像基于納米材料、免疫競爭結合等信號放大策略的應用與成效。同時探討這些技術突破在環境監測、生命健康、食品安全等多領域的實際應用案例及帶來的變革，展望未來技術發展方向，旨在為相關領域研究與應用提供全面且深入的參考。

一、引言

      小分子廣泛存在于各種復雜體系中，對其進行高靈敏度檢測在眾多領域具有至關重要的意義。在環境領域，痕量揮發性有機小分子污染物的精準檢測對于評估空氣質量；生命健康方面，生物體內關鍵小分子標志物的靈敏探測有助于疾病的早期診斷與治療效果監測；食品安全范疇，對農藥殘留、獸藥殘留等小分子有害物質的高靈敏檢測是守護公眾飲食安全的關鍵防線。

      在線質譜儀憑借其快速、準確、可實時監測等優勢，成為小分子檢測的有力工具。然而，小分子質量小、信號弱等特性對在線質譜儀的檢測靈敏度提出了嚴峻挑戰。提升在線質譜儀的電離效率，將小分子高效轉化為離子，以及通過有效手段放大檢測信號，成為實現高靈敏度小分子檢測的核心關鍵，也是當前該領域研究的熱點與前沿方向。

二、電離效率提升技術

（1）激發態誘導結合電離

      中國科學院大學揮發性有機物污染控制材料與技術國家工程實驗室束繼年、楊波研究團隊開創性地提出 “激發態誘導結合電離" 技術。研究發現，在光電離過程中引入一定量的 CH?Cl?，可使含氧有機物信號顯著增強，且突破了分析物電離能的限制。通過深入系統研究，該團隊成功將待測物信號增益提升至上千倍，并提出激發態 CH?Cl?誘導的結合電離新理論。基于此理論的新電離方法，對多種極性有機物展現出超高電離效率，以硝基芳烴為例，電離效率高達 28%，比現有氣相電離技術高出 2 - 4 個數量級，反應速率達 10?? molecule?1 cm?3（300 K）。從動力學層面揭示了這種超高電離效率的根源，為小分子的高效電離提供了全新路徑，有望在環境中揮發性有機物小分子檢測等領域實現革命性突破 。

（2）復合光電離技術

       花磊研究員團隊基于真空紫外燈發明的單光子電離（SPI）、光電子電離（PEI）、化學電離（CI）復合光電離技術，取得了多項國內外授權。該技術有效克服了傳統電子電離（EI）碎片化嚴重、譜圖解析困難的弊端，具有分子離子產率高、電離覆蓋度寬、背景雜質組分影響小等突出優勢。適用于復雜體系中小分子的快速、在線質譜分析，在工業過程監測、生命健康研究、公共安全檢測和環境監測等領域展現出巨大應用潛力，能夠顯著提升對各類小分子的電離效率，為高靈敏度檢測奠定堅實基礎 。

（3）多源光電離技術

     針對傳統光電離質譜電離源光強不足問題，有研究提出采用多源光電離技術。通過增加光電離燈數量，有效提升了電離區的光強。以四極離子漏斗聚焦的多源光電離源為例，多個光電離燈協同工作，使待測揮發性有機物在更強光強照射下，轉化為光電離產物離子的效率大幅提高。同時，結合四極離子漏斗聚焦結構，實現高氣壓下電離區離子的高效傳輸，解決了高氣壓時產物離子偏軸擴散難以傳輸的問題，從電離產生和離子傳輸兩方面共同提升了光電離質譜對小分子的檢測靈敏度 。

三、信號放大技術

（1）基于納米材料的信號放大

      納米材料因其物理化學性質，如高比表面積、優異的光學和電學性能等，在質譜信號放大中得到廣泛應用。例如，金納米顆粒（AuNPs）常作為信號擴增工具與超表面納米等離子體（MetaSPR）芯片結合用于小分子檢測。利用樣品中的小分子與芯片表面固定的抗原免疫競爭結合 AuNPs 表面抗體的方式，實現對小分子的超靈敏檢測。溶液中小分子濃度越高，結合在芯片表面的 AuNPs 標記抗體越少，反應信號越低，通過這種反比例關系有效放大檢測信號。此外，納米材料的表面等離子體共振效應可增強光與檢測芯片的耦合，進一步提升信號強度，在生命健康領域的生物小分子檢測中展現出靈敏度提升效果 。

（2）免疫競爭結合信號放大策略

      免疫競爭結合原理被巧妙應用于在線質譜儀的信號放大。在檢測特定小分子時，將小分子抗原固定在固相載體上，樣品中的小分子與標記有可產生質譜信號物質（如酶、熒光物質等可轉化為質譜信號的標記物）的小分子抗體進行競爭結合。當樣品中小分子濃度越高，與固相載體上抗原結合的標記抗體就越少，通過檢測標記抗體攜帶的信號強度，經換算可得到樣品中小分子的含量，實現對小分子信號的間接放大。在食品安全檢測中，針對農藥殘留、獸藥殘留等小分子污染物檢測，此方法有效提高了檢測靈敏度，能夠精準檢測出極低濃度的有害小分子 。

（3）勻光膜增強信號技術

      受勻光膜概念啟發，有研究設計出具有球形擴散顆粒的結構用于質譜檢測信號放大。當光穿過這些球形顆粒時，通過折射和反射將光聚焦在特定角度，增強了光與檢測芯片（如 MetaSPR 芯片）的耦合，從而放大檢測信號。在實際應用中，該技術與微流控技術、納米等離子體技術相結合，形成便攜式、低成本的現場快速檢測（POCT）平臺，實現了對血液中小分子睪酮和 25 - 羥基維生素 D?等的超靈敏檢測，檢測限分別低至 0.36 pg/mL 和 1.05 pg/mL，靈敏度比傳統酶聯免疫吸附試驗（ELISA）高出 100 至 1000 倍，為生物小分子的高靈敏快速檢測提供了創新思路 。

四、技術突破的應用

（1）環境監測領域

      在環境空氣中揮發性有機物（VOCs）監測方面，基于新型電離技術與信號放大技術的在線質譜儀展現出強大優勢。例如，利用激發態誘導結合電離技術的質譜儀，能夠對環境空氣中極低濃度的硝基芳烴等極性有機小分子污染物進行超高靈敏檢測，其高電離效率和信號放大能力，使檢測限達到極低水平，為空氣質量精準監測、臭氧和氣溶膠前體物研究提供了有力技術支撐。在水質監測中，通過免疫競爭結合信號放大策略的在線質譜儀，可對水中痕量農藥殘留小分子進行高靈敏檢測，及時發現水體污染情況，保障飲用水安全 。

（2）生命健康領域

      在疾病診斷方面，基于納米材料信號放大的在線質譜儀可用于檢測生物標志物小分子。如通過檢測血液、尿液中的特定小分子代謝物，實現對癌癥、糖尿病等疾病的早期診斷。以癌癥為例，某些癌癥相關的小分子標志物在早期含量極低，借助金納米顆粒等納米材料的信號放大作用，在線質譜儀能夠精準檢測到這些微量標志物，為疾病早期干預爭取寶貴時間。在藥物研發過程中，在線質譜儀利用其高靈敏度小分子檢測能力，可實時監測藥物分子與生物靶點的相互作用，通過檢測小分子結合產生的信號變化，評估藥物療效和安全性，加速藥物研發進程 。

（3）食品安全領域

      對于食品中的農藥殘留、獸藥殘留以及非法添加劑等小分子有害物質檢測，在線質譜儀的技術突破發揮了關鍵作用。采用勻光膜增強信號技術結合微流控的便攜式質譜設備，可在現場快速對食品樣本進行檢測。如對肉類食品中的瘦肉精（克倫特羅）等小分子殘留檢測，檢測限可達皮克 / 毫升級別，檢測時間控制在短時間內，且相對標準偏差低，能夠快速準確判斷食品是否安全，保障消費者權益，提升食品安全監管效率 。

五、總結與展望

      在線質譜儀在高靈敏度小分子檢測方面，通過電離效率提升技術與信號放大技術的不斷突破，取得了顯著進展。新型電離技術如激發態誘導結合電離、復合光電離、多源光電離等，從根本上提高了小分子的電離效率；基于納米材料、免疫競爭結合、勻光膜增強等信號放大技術進一步強化了檢測信號，使在線質譜儀對小分子的檢測靈敏度達到水平，在環境監測、生命健康、食品安全等多領域展現出廣闊應用前景。

      展望未來，一方面需持續深入研究新型電離與信號放大機制，開發更高效、普適的技術，進一步提升檢測靈敏度與選擇性；另一方面，推動在線質譜儀的小型化、智能化發展，使其更便于現場快速檢測應用。同時，加強多學科交叉融合，如與生物醫學、材料科學、計算機科學等結合，拓展在線質譜儀在新興領域的應用，為解決復雜體系中小分子檢測難題提供更強大的技術手段，助力各相關領域的高質量發展 。

產品展示

      SSC-RGA6500小分子在線質譜儀的主要應用方向，半導體工業、真空鍍膜(PVD、CVD)、刻蝕、粒子加速器；CO2還原，程序升溫脫附、化學化工、儲能材料、硝酸根還原、燃料電池尾氣檢測、電-光-熱催化、汽車尾氣分析、電催化合成氨、熱分析、固定床、電解水析氫/析氧、扣電-軟包等電池產氣、光催化水制氫燃料電池研究、發酵微生物呼吸氣體監控、人呼吸監控、環境氣體分析、地質分析、冶金過程、各種催化過程等等。

      在線氣體質譜儀與TGA實現聯用，能夠快速地分析熱重測試過程中逸出氣體產物；在線質譜儀可與各種催化劑評價裝置，反應釜，氣相色譜等連用，在線實時檢測過程中的氣體組成及其含量；在線質譜儀可以與化學吸附儀連用，對程序升溫過程中的逸出氣體進行定性和定量分析。

產品優勢：

1.進樣管加熱，可達350℃

2.易操作界面，10英寸彩色觸摸屏，可全面控制儀器運行、采樣分析、顯示譜圖

3.可烘烤真空室至180℃

4.可定制版本，如特殊進氣系統、特殊外殼

5.質量范圍標配1-200amu；可選1-100amu、、1-300amu

6.軟電離選項(1-100eV)

7.耗氣量低(1-2sccm)

8.響應快(駐留時間最短1ms/amu)