电离源进展

化学电离源的工作原理化学电离源是一种用于将化学物质转化为离子的装置。

它主要通过提供能量，使化学物质中的分子或原子发生电离反应，从而产生离子。

化学电离源的工作原理可以分为两个步骤：电离和离子激发。

首先是电离步骤。

化学电离源通常通过加热、辐射或电子冲击等方式提供能量，使化学物质中的分子或原子发生电离反应。

例如，在质谱仪中常用的电喷雾离子源（Electrospray Ionization，简称ESI）中，通过高压电场使液体中的分子被电离，产生带电的离子。

而在电子轰击离子源（Electron Impact Ionization，简称EI）中，通过电子束撞击气体分子，使其电离。

电离过程中，分子或原子中的一个或多个电子被剥离，产生带电的离子。

接下来是离子激发步骤。

在电离过程中，产生的离子往往处于高能态，需要通过激发和解离过程转化为稳定态。

这一步骤通常通过碰撞和解离反应实现。

例如，在质谱仪中，离子在离子源中获得一定的动能后，进入质谱仪的分析区，与粒子或表面碰撞，通过碰撞解离的方式将离子激发为高能态，然后再通过进一步碰撞解离或自发解离的方式将离子转化为离解片段，最终得到离子质谱图。

化学电离源的工作原理可以通过以下图示来说明：1. 电离步骤：化学物质经过加热、辐射或电子冲击等方式被电离，产生带电的离子。

2. 离子激发步骤：带电离子在碰撞或解离反应中获得能量，进而转化为高能态。

3. 碰撞解离和自发解离：离子与粒子或表面碰撞后解离，或自身发生解离反应，最终得到离解片段。

化学电离源的工作原理在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。

例如，在质谱仪中，通过电离和激发离子，可以得到样品中各种化合物的离子质谱图，从而实现定性和定量分析。

在药物研发和环境监测等领域，化学电离源也被广泛应用于离子分析和结构表征。

化学电离源是一种将化学物质转化为离子的装置，其工作原理包括电离和离子激发两个步骤。

通过提供能量，化学电离源使化学物质中的分子或原子发生电离反应，产生带电的离子。

质谱的五种电离源及其特点
质谱的五种电离源及其特点包括：
1. 电子轰击电离源：利用高能电子轰击样品分子，将其产生的自由电子、电子碎片等离子化，具有高灵敏度和分辨率的特点。

2. 化学电离源：通过气相反应将其它气体引入进来与样品分子反应产生离子，常见的有化学电离化学电子轰击离子源（CI-CEMIS）、场致解析电离（FI- FAB）、化学电喷雾电离（CI-CI）等。

3. 基质辅助激光解吸电离源（MALDI）: 利用基质分子将分析
物分子包裹在其中，通过激光辐射使得基质分子与分析物分子质子化生成离子。

4. 电喷雾电离源（ESI）: 将溶液形式的样品通过电喷雾产生
带电液滴，通过极化电场将液滴中的分析物质子化生成离子。

5. 快速原子轰击源（FAB）: 利用高能离子轰击样品，将样品
中的分析物质子化生成离子。

此类型电离源适用于有机、无机高分子化合物。

化学电离源的原理1.电子轰击电离源（Electron Impact Ionization，EI）：电子轰击电离源是最早发展起来的电离源之一、它通过高能电子与化合物分子碰撞，将分子电离产生离子。

电离过程中，高能电子与分子碰撞后能量转移到分子中的一个原子或分子团上，导致其电子被轰出，产生正离子和电子。

由于电子轰击的强度很大，分子中的多个电子可能被轰出，从而产生多个带正电荷的离子。

2.化学电离源（Chemical Ionization，CI）：化学电离源是一种常用的软化学电离方法，其原理是通过与分析物分子碰撞的反应性离子转移正电荷至分析物分子，从而产生离子。

化学电离源使用的反应性离子常见的有甲烷、乙烷等。

在化学电离源中，反应性离子被高能电子轰击电离产生。

这些离子与反应性气体分子碰撞，产生离子/分子反应，引发分子之间的离子转移反应，从而形成带正电荷的分子离子。

化学电离源可以在分析过程中减少分子的断裂，得到更多的分子离子，因此更适合分析活性低的分子。

3.电喷雾电离源（Electrospray Ionization，ESI）：电喷雾电离源是一种利用电压作用将溶液中的分子转化为气相离子的方法。

它通过将待分析的化合物溶解在合适的溶剂中，然后通过一个金属针头以尖端形态喷射出来。

在喷射过程中，该针头通过电压作用使溶液分子带上电荷，大部分为正电荷。

在电场的作用下，良好质量的溶液离子在空气中形成一个喷雾云。

溶液中的分子通过溶剂蒸发和溶液内部的溶液分子的相互作用，使得带电的分子离子在空气中形成。

以上是化学电离源的三种基本原理。

每种电离源都有其适用范围和应用场景，通过不同的电离源可以得到不同类型的离子，从而实现对不同化合物的分析和鉴定。

1.电子电离源（electron ionization ）电子电离源又称EI 源，是应用最早也是最为广泛的离子源。

工作原理见下图。

主要由电离室（离子盒）、灯丝、离子聚焦透镜和一对磁极组成。

灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过离子化室到达收集极（阳极）。

此时进入离子化室的样品分子在一定能量电子的作用下发生电离，离子被聚焦、加速聚焦成粒子束进入质量分析器。

EI 源的工作压强低于10-5Torr （1 Torr=133.32 Pa ），离子化是单分子反应过程，最初的产物是具有一定内能的自由基阳离子M +，可进一步裂解产生碎片离子：一般有机化合物的电离电位是10ev 左右，而EI 电离常用的电力能量是70ev ，样品分子获得较高的能量，电离后分子离子进一步裂解产生丰富的碎片离子，因而EI 被称为“硬电离”技术。

EI 的电离效率与电离能量有关，电离能量低于50ev 时，离子产率随电离能量增加较快，接近70ev 时增加趋于稳定，离子产率几乎不变。

EI 的优点：灯丝：钨、铼或铼钨丝，发射电子，电离样品收集极：接收灯丝发射的电子推斥极：推出产生的样品离子永久磁铁：使电子做螺旋运动，增加电离几率（1）非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化；（2）离子化效率高，灵敏度高；（3）EI 谱能够提供丰富的分子结构信息，是化合物的“指纹图谱”；（4）化合物在70 ev 的能量下电离，得到的谱图重现性好，目前，在该条件下已建立了多种物质的标准谱库。

EI 的缺点：（1） EI 不适用于难挥发、热不稳定的样品；（2） 在EI 方式下，某些化合物的分子离子不稳定，得不到分子量的信息，给谱图解析造成了困难；（3） EI 方式只能检测正离子，不能检测负离子。

2.化学电离源（chemical ionization ）CI 较易控制的一种电离方式。

其结构与EI 源相似，也是由电离室（离子盒）、灯丝、离子聚焦透镜和一对磁极组成的。

主要区别是离子化室的气密性优于EI 源，以保证通过离子源的反应试剂有足够的压力（大于0.1 Torr ），而又能保证整个离子源的真空。

化学电离源的原理
1、电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能，因此过剩的能量引起分子多个键的断裂，产生许多碎片离子，因而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息，但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定性差的有机化合物，在加热和电子轰击下，分子易破碎，难以给出完整分子离子信息。

2、在场致电离源的质谱图上，分子离子峰很清楚，但碎片峰则较弱，因而对于相对分子质量的测定有利，但缺乏分子结构信息。

3、场解析电离源，电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量，因而有机化合物不会发生热分解，即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰，分子中的c-c键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。

总之，场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源，则可同时获得完整分子和官能团信息。

离子迁移谱电离源研究进展秦墨林;郭成海;曹树亚;赵建军;刘卫卫【摘要】The ionization sources are key components for ion mobiblity spetrometers. Ionization sources are very important for detection sensitivity, stability, reliability and detection range of IMS. Characteristics of the ionization sources and their ionization principles are introduced in a general way. Several sorts of ionization sources are reviewed such as radioactive sources, corona discharge sources, photoionization, electrospray ionization sources, plasma ionization sources, nanoscale soft-ionization membrane, et al. The development trends of ionization sources for IMS are discussed.% 电离源是离子迁移谱仪中的关键部件，对样品分子的电离和分离都起着重要的作用。

该文简要介绍了一些离子迁移谱电离源的原理和特点，对放射性电离源、电晕放电电离源、光电离源、电喷雾电离源、等离子体电离源、薄膜型场电离源等不同类型的电离源进行了介绍，并对离子迁移谱电离源的未来发展趋势进行了展望。

【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】8页(P1-8)【关键词】离子迁移谱;电离源;放射源;电晕放电;光电离;电喷雾;等离子体;薄膜场电离【作者】秦墨林;郭成海;曹树亚;赵建军;刘卫卫【作者单位】防化研究院，北京102205;防化研究院，北京102205;防化研究院，北京102205;防化研究院，北京102205;防化研究院，北京102205【正文语种】中文电离源是离子迁移谱仪（IMS）中的重要部件，其作用是将中性样品分子转化为带电的离子。

宇宙射线电离成分随海拔变化规律研究宇宙射线电离成分是指从太阳系的外围宇宙空间的宇宙射线进入地球大气中的质子、中子和中子等离子。

由于宇宙射线源的分布不均匀，地球大气中的宇宙射线电离成分也随着海拔变化而变化。

鉴于宇宙射线电离物质向上渐减的特点，宇宙射线电离成分对地球大气有重要的影响，因此，研究宇宙射线电离成分随海拔变化规律具有重要的科学意义。

宇宙射线电离成分有三个主要组成部分：由太阳活动产生的太阳电离辐射（Solar Energetic Particle，SEP），由宇宙射线粒子的运动竞争产生的交叉风（Galactic Cosmic Ray，GCR），以及月球表面反射和碰撞产生的月球电离辐射（Lunar Energetic Particle，LEP）。

它们三者在空间上的分布有一定的区别，呈现不同的随海拔变化规律。

SEP来源于太阳活动，其变化规律受海拔变化的影响非常大，特别是在中小海拔范围内。

当太阳活动高峰时，SEP将会达到顶峰，而当太阳活动低谷时，SEP就会相应的减少。

因此，SEP对海拔变化具有较大的敏感性，可以作为即时预报的重要参数。

GCR则与SEP的变化规律完全相反，它们的变化是随海拔升高而减少，在高海拔处，GCR的数量会比低海拔处要大得多，这是由于高海拔处大气层更薄，因此GCR在大气中的折射率会增加，使GCR到达地表的量会大幅度减少。

LEP对海拔变化的影响相对较小，它主要受太阳和月球辐射强度以及气候等因素的影响。

随着海拔变化，气压和气温变化，LEP也会发生变化，但普遍来说LEP的变化规律不会太大。

综上所述，宇宙射线电离成分SEP、GCR、LEP随海拔变化的规律分别受到太阳活动，GCR运动竞争及太阳、月球辐射强度以及大气层厚度、气压和气温等因素的影响。

如果要研究宇宙射线电离成分，除了关注它们在高空和低空的变化规律之外，还应了解它们的影响因素，为此可以依靠放射学分析仪或者实验室实验，通过分析它们的折射率，详细了解它们的数量和变化特征，进行实验和模型的比较，从而体现它们的变化规律。

大气压化学电离源的基本原理大气压化学电离源（APCI）是一种常用于质谱分析的技术，它可以在大气压力下产生离子，并通过电离过程将样品分子转化为带电粒子。

以下是关于大气压化学电离源基本原理的详细解释：1.离子-电子转换大气压化学电离源使用电子轰击的方式使样品分子离子化。

在电离过程中，电子与样品分子碰撞，将能量传递给样品分子，使其电离。

这个过程可以通过高能电子束或电场来实现。

2.离子能量分布在大气压化学电离源中，离子的能量分布取决于电离过程中的能量传递。

当电子与样品分子碰撞时，会传递一定的能量给样品分子，使其带电。

离子的能量分布取决于样品的性质、电子能量以及碰撞过程中的能量传递。

3.离子电荷转移在大气压化学电离源中，离子电荷转移是通过电子与样品分子之间的电荷共享实现的。

当电子与样品分子碰撞时，电子和样品分子共享电荷，导致样品分子带电。

这种电荷转移过程可以是单电子转移或多电子转移，取决于样品的性质和电离条件。

4.离子-分子反应在大气压化学电离源中，离子-分子反应是指在电离过程中样品分子与离子之间发生的化学反应。

这种反应可能导致样品分子的分解或与其他分子反应生成新的化合物。

离子-分子反应在大气压化学电离源中对于分析样品的组成和结构非常重要。

5.反应产物的传输在大气压化学电离源中，反应产物通常会被传输到质谱仪中进行进一步的分析。

传输过程中，反应产物可能会经历温度和压力的变化，这可能会影响它们的稳定性和传输效率。

为了保证分析结果的准确性和可靠性，需要采用有效的传输方法和合适的环境条件来处理反应产物。

通过了解大气压化学电离源的基本原理，可以更好地理解其在质谱分析中的应用和限制，优化实验条件，提高分析结果的准确性和可靠性。

基于GNSS电离层模型研究进展摘要：在利用全球导航卫星系统GNSS进行精密定位和导航时，电离层延迟误差是影响其精度和准确度的主要误差源之一，故对电离层模型研究至关重要。

本文将电离层模型分成了经典电离层模型和现代电离层模型，重点介绍了目前全世界电离层模型的研究热点、存在问题及研究方向。

关键词：GNSS；电离层；模型1引言高出地表面50~1000km的大气层称为电离层。

在太阳紫外线、X射线、射线和高能粒子等作用下，大气分子随高度逐渐电离而导致大量自由电子和离子产生，呈现混沌状态，即电离层在时间域和空间域的分布具有随机性、不平衡性、无序性和非线性等特征。

当GNSS信号穿越电离层时将导致其传播方向及速度发生改变。

对GNSS测量而言，这种延迟误差在天顶方向可达十几米，在高度角为5°时可达50m，故电离层的延迟改正模型研究对GNSS导航定位是不可忽略的，是必须研究的课题之一。

电离层具有弥散性质，GNSS双频接收机的用户可以利用双频观测来消除电离层影响，其有效性将不低于95%，而对于GNSS的单频接收机用户，电磁波传播路径上的总电子含量则需要通过导航电文所提供的电离层模型计算得到，进而对观测量加以改正。

目前，为了满足现代空间大地测量，人们根据电离层的各种物理性质和统计性质建立了许多的电离层模型，如国际参考电离层模型(IRI)、klobuchar模型等。

尽管电离层延迟改正模型如此之多，但许多模型修正效果只能达到80%，有必要对电离层更加精化。

为此，学者们正在研究建立区域型、全球型、多维的和实时的高精度电离层模型。

本文将电离层模型分成了经典电离层模型和现代电离层模型，对经典模型进行了比较，重点介绍目前电离层模型的研究热点及研究方向。

2 经典电离层模型2.1本特(Bent)模型Bent等人在1978年根据卫星测量结果、F2层峰值模型及地面站位置，推导了更适合用于计算电子总含量的统计经验模型，其顶部采用3个指数函数与1个抛物线函数，底部用双抛物线函数描述电子浓度剖面，其覆盖的高度范围150km-3000km。

电解水中的电离平衡及其动态变化水的电解是化学中的基础过程，涉及一个看似简单却包含复杂交互作用的体系。

本文将从水的电离机制出发，探讨影响电解水电离平衡移动的因素，以及这些变化是如何在微观和宏观层面上相互作用的。

电离平衡的基础理论水作为极性溶剂，在纯净状态下自发发生一定程度的电离，生成H+和OH-离子，这一平衡过程遵循质子转移的阿伦尼乌斯理论。

虽然这样的电离程度很小，但对于水溶液的电导率及酸碱性而言，却有显著的影响。

在自然状态下，水的电离平衡可以表示为：该平衡的位置受多种因素影响，如温度、压力、外加电场、溶质的存在和光照条件等。

温度的升高通常会使电离度增大，表现为电离平衡向右移动。

外加电场则可以诱导更多的水分子电离，并且在电解质的存在下更加显著。

电离平衡的移动及其驱动力在电解水的过程中，电源的电流和电压将会直接驱动更多的水分子发生电离，这个过程中，电离生成的H+和OH-离子在电极的作用下发生氧化还原反应，形成可观测的氢气和氧气。

动态平衡的移动直接关联着电解水的效率，这是整个过程实用价值和科研价值的核心。

在电解水的过程中，需要考虑的关键因素包括电解质的种类和浓度，它们在电离过程中以提供载流子的角色出现，影响着平衡的动态变化。

例如，加入的电解质可以降低水的电离程度，减少电解所需的能量，反映在平衡常数Kw的变化上，这是解读电解水过程中电离平衡变化的重要指标。

平衡移动的应用与探索在实际应用中，电解水的电离平衡移动还关系到产品气体的纯度和产额。

通过调节电解系统的操作条件，如电极材料、电流密度、电解质种类和浓度，可以有效控制电离平衡的动态，优化产气过程。

在新兴能源技术，特别是氢能源的应用领域中，电解水制氢技术已经成为重要的组成部分。

科学家们还在探索使用光电化学方法激发水的电离，即所谓的光电解水技术，通过设计高效的光电极和光吸收层，实现阳光下的高效水电离，这些都需要深入理解和应用电离平衡移动的原理。

综上所述，电解水的电离平衡移动是一个多方面相互作用、受多种条件影响的动态过程。