与离子轰击电离相似,原子轰击电离也是利用轰击溅射使样品电离的,所不同的是用于轰击的粒子不是带电离子,而是高速的中性原子,因此原子轰击电离源又称为快原子轰击源(fast atom bombardment source, FAB)。
原子轰击源是20世纪80年代发展起来的一种新技术。由于电离在室温下进行和不要求样品气化,这种技术特别适合于分析高极性、大分子量、难挥发和热稳定性差的样品。具有操作方便、灵敏度高、能在较长时间里获得稳定的离子流、便于进行高分辨测试等优点。因此得到迅速发展,成为生物化学研究领域中的一个重要工具。
原子轰击既能得到较强的分子离子或准分子离子,同时也会产生较多的碎片离子;在结构分析中虽然能提供较为丰富的信息。但也有其不足,主要是:
①甘油或其他基质(matrix)在低于400的质量数范围内会产生许多干扰峰,使样品峰识别难度增加;
②对于非极性化合物,灵敏度明显下降;
③易造成离子源污染。
原子轰击源中使用的轰击原子主要是Ar原子。在放电源中,氩气被电离为Ar,经过一个加速场,Ar具有5~10keV的能量,快速的Ar进入一个充有0.01~0.1Pa氩气的碰撞室,与“静止”的Ar原子碰撞,发生电荷交换。即:
Ar(快速)+Ar(静止)→Ar(快速)+Ar
+(静止)
生成的快速Ar原子保持了原来Ar
+的方向和大部分能量,从碰撞室射出,轰击样品产生二次离子。在射出碰撞室的快原子中还来杂有Ar
+,在碰撞室和靶之间设置的偏转极可以将Ar
+偏转掉,仅使Ar原子轰击样品。图5是原子轰击源的结构示意。
此外,氙气(Xe)、氦气(He)等其他情性气体的原子也可用作轰击原子使用。
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图5 原子轰击源的结构示意图