冷EI技术革新GC-MS分析：特拉维夫大学最新研究成果
冷EI技术革新GC-MS分析：特拉维夫大学最新研究成果
近日，特拉维夫大学化学学院的研究人员在《质谱评论》杂志上发表了一篇论文，讨论了冷电子电离（Cold EI）技术在气相色谱-质谱联用（GC-MS）中的应用。研究人员认为，与传统的电子电离（EI）相比，冷EI技术具有超过60项优势，且没有相应的缺点，这将推动GC-MS技术在未来的发展。
GC-MS技术的现状与挑战
作为服务于广泛应用和学科的中心分析技术，GC-MS以其标准电子电离（EI）离子源而闻名，能够提供简单的样品识别，包括名称和结构（甚至在70 eV EI-MS库中的异构体水平）。然而，研究人员认为该技术存在两大主要局限性：
- 适合分析的挥发性、热稳定化合物范围较小，许多分析需要液相色谱（LC）-MS或根本无法进行。
- EI质谱存在局限性，因为分子离子经常缺失或数量不足（如果完全缺失）。这种分子离子的局限性降低了通过库识别样品的信心水平，使得无法识别那些不在库中的化合物。因此，这两种局限性导致LC-MS的使用增加。
冷EI技术的发展
在过去35年中，特拉维夫大学的Aviv Amirav教授及其团队开发了一种新型GC-MS接口和离子源。这种被称为“冷EI”的技术基于超声分子束（SMB）来连接GC和MS，并作为振动冷样品化合物在SMB中进行无接触飞行离子源的介质，该技术由Amirav及其团队于1990年开发（3,4）。
冷EI技术的优势
在冷EI中，通过小孔或成形喷嘴将气体膨胀到真空室中，形成超声分子束。在这一过程中，载气（通常是氦气）和样品分子获得相同的最终速度，将样品化合物加速到载气的速度，确保了缓慢的束内碰撞，导致样品化合物的内部振动-旋转冷却。SMB具有几个对GC-MS非常有利的特征，包括：
- 样品化合物的振动冷却（增强分子离子）；
- 与高达100 mL/min的高柱流速兼容（扩展范围）；
- 与无接触飞行离子源兼容（许多优点）；
- 空间中的一维分子运动，重物种沿束轴集中（喷射分离）；
- 由于作为中性化合物加速到氦速度，样品物种动能控制在16 eV以内（允许真空背景过滤）（1）。
研究人员认为，冷EI技术的主要优势在于在飞行离子源中对振动冷分子进行电离，以及其处理高达100 mL/min柱流速的能力，而不影响灵敏度。他们已经在各种出版物中探索了数百个使用冷EI的GC-MS应用，并在他们的《高级GC-MS博客期刊》（6）中描述了其中许多应用，该期刊包含58个应用注释，描述了在各种情况下使用该技术（1）。
未来展望
Amirav及其团队认为，冷EI是GC-MS的高级替代离子源，注定将引领GC-MS的未来。他们进一步预测，一旦该技术商业化，它将很快完全取代传统的EI技术（1）。
参考文献
- Amirav, A.; Neumark, B.; Elkabets, O.; Yakovchuk, A. Cold EI-The Way to Improve GC-MS and Increase Its Range of Applications. Mass. Spectrom. Rev. 2025. https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mas.21928 (accessed 2025-03-10).
- Amirav, A.; Fialkov, A. B.; Alon, T. What Can Be Improved in GC-MS—When Multi Benefits Can Be Transformed into a GC-MS Revolution. Int. J. of Anal. Mass Spectrom. Chromatogr. 2013, 1(1), 31–47. DOI:10.4236/ijamsc.2013.11005
- Amirav, A.; A. Danon, A. Electron Impact Mass Spectrometry in Supersonic Molecular Beams. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1990, 97, 107–113. DOI:10.1016/0168-1176(90)85042-Z
- Amirav, A. Electron Impact Mass Spectrometry of Cholesterol in Supersonic Molecular Beams. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5200–5202. DOI:10.1021/j100376a002
- Advanced GC-MS Blog Journal (2012-2023). http://blog.avivanalytical.com (accessed 2025-03-10).