四川大学分析仪器研究中心在电喷雾电离质谱常压接口的研究进展

      四川大学分析仪器研究中心(RCAI)的何星亮博士生在Analyst 杂志发表了题为“From droplets to ions: a comprehensive and consecutive ion formation modelling in atmosphere pressure interface of electrospray ionization mass spectrometry”的研究性论文。论文通讯作者为四川大学分析仪器研究中心段忆翔教授（艾立本科技董事长）和赵忠俊副研究员（艾立本科技质谱部部长）。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/an/d3an00607g

思路来源

       数值仿真是质谱仪器开发中必不可少的重要环节。当前用于电喷雾电离质谱常压接口(ESI-MS API)的数值模拟算法一般仅能对气相离子的轨迹进行仿真，而普遍无法对电喷雾电离中至关重要的带电液滴-气相离子转化过程进行模拟，其准确性有待提升。

主要工作

图1.用于ESI-MS API的新型离子生成多物理场耦合模拟方法      

       基于COMSOL Multiphysics和Ansys Fluent提出了一种用于ESI-MS API的新型离子生成多物理场耦合模拟方法。该方法通过对仿真软件标准模块二次开发引入了电喷雾电离中蒸发驱动的带电液滴演化过程，首次完成ESI-MS API中的动态带电液滴-离子转化过程可视化。仿真结果和实验表明，该模型更好地阐释了ESI-MS API中离子的演化机制并且能准确预测典型ESI-MS API结构中鞘气速度对离子传输效率及仪器信噪比的影响。

图2.（a）ESI-MS API内部速度场分布及温度场分布（b）不同鞘气速度下ESI-MS API喷雾区的初始液滴和二次液滴空间分布（c）ESI-MS API真空腔内的离子轨迹图

总   结

      该仿真模型在求解粒子运动的同时考虑了蒸发驱动的带电液滴库仑裂解，并将液滴追踪和离子光学模型结合，实现了液滴演化的全面连续数值模拟，并通过实验进行了验证，为电喷雾电离质谱仪结构优化和离子源参数调整提供了新的途径。