
【化】 plasma chromatography
【化】 plasma
【化】 chromatography
【医】 chromatography
等离子体色谱法(Plasma Chromatography) 是一种基于离子迁移率分离分析的技术,结合等离子体电离源与迁移时间分离原理,主要用于痕量挥发性有机化合物(VOCs)及化学战剂的检测。其核心是通过等离子体电离样品分子形成离子,在弱电场中依据离子尺寸、形状和电荷的差异实现分离,最终通过检测器定量分析。以下从技术原理、设备构成和应用场景三方面展开说明:
等离子体电离
样品分子在惰性载气(如氮气)中经高压放电(如⁶³Ni源)形成低温等离子体,发生离子-分子反应生成特征离子(如质子化离子[M+H]⁺)。该过程具有非破坏性,适用于热不稳定化合物 。
离子迁移方程:
$$ K = frac{3e}{16N} sqrt{frac{2pi}{mu kT}} frac{1}{Omega} $$
其中 (K) 为离子迁移率,(e) 为电荷量,(N) 为气体密度,(mu) 为离子-分子约化质量,(Omega) 为碰撞截面。
迁移率分离
离子在弱电场(通常<500 V/cm)中迁移,迁移时间 (t_d) 与碰撞截面 (Omega) 成反比:
$$ t_d = frac{L}{KE} $$
(L) 为迁移管长度,(E) 为电场强度。大分子或结构紧凑的离子迁移更慢,实现分离 。
组件 | 功能描述 |
---|---|
电离区 | ⁶³Ni或电晕放电源产生等离子体,电离样品分子(响应时间<0.1秒) 。 |
迁移管 | 常压环境,长度10–20 cm,内设均匀电场分离离子(分辨率达50–100 Td) 。 |
检测器 | 法拉第杯或微通道板(MCP)检测离子电流,检测限可达ppt级 。 |
环境监测
实时检测大气中VOCs(如苯系物、醛类),美国环保署(EPA)方法TO-17将其列为空气毒物筛查技术 。
案例:2018年北京奥运期间用于PM2.5溯源,识别出工业排放苯系物占比32% 。
安检与防化
便携式设备可探测10⁻¹² g/mL的神经毒剂(如沙林),美军JPED系统已部署于战场 。
生物医学
呼气诊断中区分肺癌患者呼气标志物(如己醛、苯乙烯),准确率>85% 。
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注:等离子体色谱法(Plasma Chromatography)与等离子体质谱(ICP-MS)属不同技术体系,前者基于离子迁移率,后者基于质荷比分离。
等离子体色谱法是一种将色谱分离技术与等离子体技术相结合的分析方法,其核心原理和特点如下:
如果需要进一步了解具体仪器型号或实验方法,建议查阅分析化学专业书籍或联用技术文献。
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