《離子遷移譜（第2版）》介紹了IMS技術從19世紀到現(xiàn)在的發(fā)展歷史和演變過程；講述了離子在電場中運動的理論和強電場對離子運動的影響；討論了決定IMS信號響應的物理和化學問題；介紹了IMS技術、IMS與色譜或質(zhì)譜的聯(lián)用技術；IMS技術在司法、軍事和反恐、醫(yī)療和生物方面以及在工業(yè)、環(huán)境和其他特殊方面的應用；IMS技術在微生物和生物試劑檢測方面的發(fā)展等。
《離子遷移譜（第2版）》是相關領域?qū)＜伊私釯MS技術最新發(fā)展狀況的綜述性的資料，也可供有關研究人員、工程師和學生參考。
自從10多年前“Ion Mobility spectmmetry（離子遷移譜）”這部專著的第1版出版以來，人們對這項技術的認識、基本理解和運用都發(fā)生了很大的變化。事實上在十多年前IMS是不被認可的，因此有必要對該專著第1版的內(nèi)容進行修改和擴充，以便涵蓋這些年IMS技術在多方面的發(fā)展和進步。這些進步的方面包括基本技術、計算機（或芯片）運算能力、氣相離子化學的理論模型和應用的發(fā)展，應用方面最顯著的發(fā)展是由于應對國際恐怖主義活動的上升導致的對爆炸物、有毒化合物和致病細菌檢測器的大量需求。該領域一個較大的技術創(chuàng)新無疑是將強弱電場結合起來對不同遷移率離子進行區(qū)分的場離子譜的設計。這項技術以及其他方面的技術發(fā)展直接導致了漂移管的微型化。基于固定電場中離子偏轉(zhuǎn)的離子遷移傳感器也已在市場上出現(xiàn)。為了避免那些麻煩的規(guī)章制度方面的限制，替代可靠的標準輻射源的其他一些電離源也進行了研究和開發(fā)。離子遷移譜儀與色譜方法的聯(lián)用已實現(xiàn)商業(yè)化并成為常規(guī)的分析手段，這使兩種技術的性能同時得到改善并拓展了它們的應用范圍。在過去的10多年里，計算機（或芯片）運算能力的提高極大地改進了數(shù)據(jù)的采集和處理及對分析結果的解析和表達能力。現(xiàn)在，人們對作為離子遷移譜儀響應基礎的氣相離子化學反應的基本原理有了更深入的理解，這為制造商和用戶避免早期的儀器存在的困擾人們的問題和制約IMS被人們接受的問題提供了解決的思路和辦法。除了傳統(tǒng)的違禁品（毒品和爆炸物）及化學戰(zhàn)劑的檢測以外，IMS技術在醫(yī)療、生物、環(huán)境和工業(yè)方面一些全新的、令人激動的應用也已進行了探索和研究。目前，商業(yè)化情況的一個顯著特點是儀器制造商數(shù)量的增加，從口袋大小的袖珍式儀器到對人員進行掃描的檢測門，這些公司已制造了多種基于IMs技術的儀器投向市場。
Gary A.Eiceman博士，是位于Las Cruces的新墨西哥州立大學化學和生物系的一名教授。1974年，他在賓夕法尼亞州西部切斯特州立學院（現(xiàn)在的西部切斯特大學）獲得化學學士學位，1978年在位于Boulder的科羅拉多大學在H.F.Walton教授的指導下獲得理學博士學位。此后，1978年一1980年，他又在加拿大安大略省的沃特盧大學跟隨F.w.：Karasek教授從事博士后研究工作。從1980年到新墨西哥州立大學任教以來，Eiceman博士就成為國家研究委員會的高級成員并于1987年一1988年擔任（位于美國馬里蘭州）馬里蘭試驗場的美國軍方化學研究、發(fā)展和工程中心的高級研究人員。他曾與c.L.P.Thomas博士一起在曼徹斯特大學科學技術研究所（1995年），并與Jorg。Baumbach博士在德國多特蒙德光譜測量研究所（2003年）一起進行過研討和交流。Eiceman博士已進行過170次的授課或演講，撰寫或合作撰寫過150篇研究論文、章節(jié)或綜述。他現(xiàn)在的研究興趣涉及IMS野外分析儀器的發(fā)展、常壓條件下分子～離子之間的化學反應、微分離子遷移譜和有害有機物的環(huán)境分析化學。他曾在能源部、環(huán)保署、國立職業(yè)安全與健康研究所及國家航空和宇宙航行局的同行評議委員會（peer review commiueesfor the DOE，EPA，NIOSH，and NASA）供職。他是Talanta雜志的編委和國際離子遷移譜學會的創(chuàng)立者，并在1992年主持了第一屆國際離子遷移譜學術討論會。作為10多家公司或代理的顧問，Eiceman博士定期給本科生和研究生講授定量分析、分離科學和化學儀器課程，并于2004年在新墨西哥州立大學獲得Westhafter獎和大學研究委員會獎。他與妻子瑪麗和女兒阿比蓋爾一起生活在Las Cruces。
Zeev Karpas博，在耶路撒冷希伯來大學獲得理學學士和碩士學位，1976年又從以色列’Rehovot的魏斯曼科學研究所獲得理學博士學位。此后，他又在加州Pasadena的加利福尼亞技術研究所和噴氣推進實驗室做了兩年博士后研究工作�；氐揭陨泻螅琄arpas博士進入內(nèi)蓋夫的原子能研究中心成為一名研究人員并最終成為分析化學部的主任（1989-1992）。1984年一1985年，他在位于馬里蘭州Gaithersburg城的國家標準局（現(xiàn)在的國家科學技術研究所）度過了他的休假年。1992年一1993年在新墨西哥州立大學度過了他的另一次休假年。
第1部分 離子遷移譜的發(fā)展史、理論和基本原理
第1章 離子遷移譜技術簡介
1.1 基礎知識
1.1.1 離子遷移譜的定義
1.1.2 對離子在遷移譜儀中進行的過程的描述
1.1.3 氣體正離子的生成
1.1.4 氣體負離子的生成
1.1.5 離子的分離和遷移率的測定
1.2 大氣壓條件下氣體中離子的研究
1.2.1 發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新時期（1850-1938）
1.2.2 基礎研究時期（1948-1970）
1.2.2.1 對高壓和常壓空氣中離子研究興趣的再現(xiàn)
1.2.2.2 在弱電場條件下用遷移率表征離子的漂移管
1.3 IMS技術作為一種分析方法的早期發(fā)展（1970-1990）
1.3.1 F.w.Karasek將IMS用于化學分析的研究
1.3.2 IMS在軍事和公共安全檢測方面的研究進展
1.3.3 快速響應的氣密漂移管
1.4 現(xiàn)代離子遷移譜分析技術
1.4.1 化學毒劑檢測
1.4.2 炸藥的檢測
1.4.3 毒品的檢測
1.4.4 離子遷移譜專著
1.4.5 不對稱場離子遷移譜
1.4.6 IMS學會和國際學術會議
1.4.7 揮發(fā)性有機物分析儀
1.4.8 離子遷移譜儀在生物分子測試方面的應用
1.5 IMS的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢
1.5.1 譜圖庫的建立和離子遷移譜儀的標準化
1.5.2 儀器的商業(yè)化
1.5.3 公司商業(yè)化運作的發(fā)展情況
1.5.4 應用情況
參考文獻
第2章 氣相離子的遷移
2.1 概述
2.2 離子在氣體中的低速運動
2.2.1 氣相離子的擴散
2.2.2 電場對離子運動的作用
2.2.3 氣體密度對離子運動的影響
2.3 離子與中性氣體分子的相互作用模型
2.3.1 遷移率方程
2.3.2 剛性球模型
2.3.3 極化極限模型
2.3.4 12，4硬核勢能模型
2.4 模型和實驗驗證
2.4.1 引言
2.4.2 同系物系列離子半徑
2.4.3 實驗測定的同系物系列離子的遷移率及其與離子質(zhì)量的關系
2.4.4 實驗測定的同系物系列離子的遷移率及其與溫度的關系
2.4.4.1 實驗結果
2.4.4.2 溫度和漂移氣體的影響效果
2.4.4.3 溫度和漂移氣對K影響的綜合效應
2.4.5 一種簡單的Gedanken實驗
2.4.6 通過改變漂移氣改善離子峰的分辨率
2.5 遷移率與電場強度的關系
參考文獻
附錄A 遷移率計算值受所選參數(shù)的影響情況
緒言
A1 an的選擇
A2 rm和z的選擇
A3 n的選擇
A4 參數(shù)選擇的分析總結
第3章 離子遷移譜儀中的氣相離子反應
3.1 氣相離子反應概述
3.2 常壓下的氣相離子反應
3.2.1 反應離子的生成
3.2.1.1 正反應離子的生成
3.2.1.2 負反應離子的形成
3.2.2 產(chǎn)物離子的形成
3.2.2.1 正產(chǎn)物離子的生成反應
3.2.2.2 負產(chǎn)物離子的生成反應
3.3 分析上的氣相離子反應
3.3.1 定量響應方面的問題
3.3.1.1 樣品濃度對信號響應的影響
3.3.1.2 檢測限
3.3.1.3 重復性、穩(wěn)定性和線性范圍
3.3.2 實驗參數(shù)對離子遷移譜的影響
3.3.2.1 溫濕度的影響
3.3.2.2 氣體試劑的選用和新反應離子的產(chǎn)生
3.4 離子遷移譜的解析
3.4.1 離子遷移譜的生成過程概述
3.4.1.1 高穩(wěn)定性的離子
3.4.1.2 低穩(wěn)定性的離子
3.4.1.3 中等穩(wěn)定性的離子
3.4.2 對混合物的響應
3.4.3 利用離子遷移譜鑒定化合物
3.5 結束語
參考文獻
第2部分 離子遷移譜技術
第4章 離子遷移譜儀的漂移管
4.1 引言
4.2 進樣系統(tǒng)和樣品的引入
4.2.1 總體設計方面的考慮
4.2.2 氣體試劑
4.2.3 氣體、蒸氣和環(huán)境空氣
4.2.3.1 采用分離膜的進樣系統(tǒng)
4.2.3.2 樣品氣體的指數(shù)稀釋和動態(tài)稀釋
4.2.3.3 環(huán)境空氣樣品的預濃縮
4.2.3.4 腐蝕性氣體
4.2.4 液體樣品
4.2.4.1 液體樣品的噴霧進樣和電噴霧電離
4.2.4.2 固相微萃取
4.2.4.3 半滲透膜
4.2.5 固體樣品
4.2.5.1 樣品的加熱氣化
4.2.5.2 樣品的激光加熱氣化或蒸發(fā)
4.3 電離源
4.3.1 放射源一鎳、镅和氚
4.3.2 電暈放電電離
4.3.3 光致電離：放電管和激光
4.3.4 表面電離
4.3.5 電噴霧電離
4.3.6 基體輔助激光解吸電離
4.3.7 火焰電離
4.4.漂移管
4.4.1 傳統(tǒng)的線性電場漂移管
4.4.1.1 漂移管的結構與設計
4.4.1.2 載氣和漂移氣
4.4.1.3 漂移管內(nèi)的電場
4.4.1.4 離子柵門
4.4.2 強不對稱場或微分離子遷移譜儀
4.4.2.1 圓筒形的不對稱場離子遷移譜儀
4.4.2.2 平板形微分遷移譜
4.4.3 漂移管的其他設計形式
4.4.3.1 吸氣器式分析儀的設計
4.4.3.2 傳統(tǒng)漂移管的平板形設計
4.4.3.3 其他類型的漂移管
4.4.4 微型漂移管
4.5 離子信號的檢測、處理、分析和顯示
4.5.1 檢測器件和檢測方法
……
第3部分 離子遷移譜的應用
3.5 結束語
IMS分析方法的優(yōu)勢在于，它可以在常壓條件下利用空氣中氣相離子的化學反應進行分析測定，而且可以提供有用的檢測限數(shù)據(jù)。通過加人氣體試劑調(diào)控離子反應過程還可以提高其測量的選擇性。另一方面，只要氣體環(huán)境允許基于質(zhì)子的離子反應或電荷交換反應進行，IMS就可以作為一種通用的分析儀器使用。在這樣的條件下，從鏈烷烴到有機磷化合物都可以用IMS進行測定。目前，離子源中離子的化學反應與離子遷移譜之間的關系已經(jīng)很清楚。此外，對離子通過漂移區(qū)中的清潔氣體時經(jīng)歷的過程也有了很好的認識和理解。穩(wěn)定的長壽命離子通過漂移管內(nèi)的潔凈氣體時，在遷移過程中可以得到很好的分離，分離后的同一離子群中的離子在結構上不會發(fā)生任何變化，因此可以產(chǎn)生獨特的銳峰。但如果這些離子通過的漂移管中不是清潔氣體而是含有樣品的蒸氣，那么就有可能導致離子結構的改變。漂移管中的潔凈氣體起到了一種過濾作用，只有那些壽命大于漂移時間的離子才能產(chǎn)生信號響應。這是離子遷移譜圖簡潔的基礎（沒有兩種或兩種以上的中性樣品分子結合在核心離子上形成的絡離子），也是遷移譜儀的局限性所在（對短壽命的離子不能產(chǎn)生良好的信號響應）。
作者提示：本章討論的內(nèi)容反映了在作者實驗室進行項目研究的JohnStone教授的工作貢獻和影響。將本章與前版書內(nèi)容進行比較可以發(fā)現(xiàn)，Stone教授在思考和建立氣相離子一分子反應與分析化學之間的聯(lián)系方面的指導作用。他一直在自愿地引導著我們的研究進展，沒有他的幫助，本部分的討論就不會有足夠的廣度和深度。
書單推薦
