近日，我所质谱与快速检测研究中心（102组群）花磊研究员和李海洋研究员团队在光电离质谱技术研究中取得新进展。团队开发出基于光电子的空间限域彭宁电离新技术，实现了背景离子的抑制与难电离氯代烃分析物灵敏度的提升，检出限低至亚pptv（万亿分之一）级，为环境中痕量有害氯代烃的检测提供了有力手段。
团队前期研究发现，在耦合射频电场的光电离源中，通过气压和电场调控可以引发彭宁电离（Anal.Chem.，2024）。轴向光电离源构型可以实现更高灵敏度，在能源催化、生命健康、环境监测和食品安全等领域展现出良好应用效果（Chem，2026；Anal.Chem.，2023；Fuel，2026；Food Chem.，2023）。然而，轴向光电离源构型受紫外光照射金属表面影响，易产生大量背景离子，干扰定量且影响检测器寿命。
在本工作中，团队在离子通路上引入挡板电极，通过调节挡板电极尺寸和位置将背景离子强度降至0.2%。进一步在挡板电极上施加适当射频电压，使电离过程从单光子电离切换为光致彭宁电离，氯代烃信号增强9倍以上。理论分析表明，挡板的引入调控了电离源内的电场分布，促使离子产生区与高效传输区在空间上实现最大程度重叠——这种空间限域彭宁电离的精准调控是实现灵敏度提升的关键。
相关研究以“Spatially Confined Photoinduced Penning Ionization for Highly Sensitive Mass Spectrometry”为题，于近日发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。该工作的第一作者是102组群博士后于艺。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、中国科学院科研仪器设备研制项目等支持。（文/图 于艺）
