樣品的離子化是進行質譜分析的重要步驟，如何高效地進行離子化對質譜儀的靈敏度、解析度等有著重要的影響。
離子源是對樣品進行電離的場所，離子源的主要功能是把中性的原子（或分子）電離成離子，並形成具有一定能量的離子束。不同的質譜儀根據分析用途的不同配備有不同的離子源，這些離子源由於電離方式不同，具有不同的特徵的性能。
對於無機質譜，常見的離子源包括電子轟擊離子源（Electron impact ionization source，EI）、電感耦合等離子體源（InductivelyCoupled Plasma source，ICP）、輝光放電離子源（glow discharge plasma source，GD）、火花放電離子源（Sparkdischarge ionization source，SD）、二次電離離子源（Secondary ionizationsources，SI），熱電離離子源（Thermal Ionization source，TI）。
今天，離子源漫談的第一期，我們首先為大家介紹的是EI源。
穩定同位素質譜（isotope ratio mass spectrometer )大都採用電子轟擊源（electron impact ionization），也就是EI源做為離子源，包括常見的 Delta V 和 253 系列皆是此離子源。
離子源示意圖
它的工作原理是：
燈絲打開之後，通入電流，由燈絲陰極發射出慢電子，在燈絲周圍形成電子云。
樣品進入電離盒box之後，由於燈絲和電離盒之間有壓差（voltage difference），會使電子運動，轟擊樣品分子。當電子能量（electron energy）大於樣品分子的電離電位時，分子失去電子被電離成正離子，反之捕獲電子成為負離子。Box電流加trap電流等於emission，多餘的電子會被trap捕獲。
以氮氣分子為例，在此過程中可以形成M/Z 28 的[14N14N]+、29的[14N15N]+、30的[15N15N]+，或者單電荷的的原子離子，如M/Z 14 的[14N]+和 M/Z 15的[15N]+ ，甚至可能有雙電荷分子離子[14N14N]++，[15N15N]++等。
為了增加靈敏度，在離子源內加入了磁場，目的是使電子在磁場中旋轉運動，增加樣品分子與電子束的碰撞機會，提高電離效率。
最後帶正電荷的離子由於電離盒box和提取極之間的壓差，被提取電壓（extraction voltage）提取出離子源，經過透鏡聚焦成離子束，最後經加速電壓進入質量分析器。
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那麼知道了離子源的工作原理後，相信大家一定很好奇，電子轟擊離子源到底長什麼樣呢？
如下圖所示，為Delta V 同位素質譜儀的離子源實物圖：
在電子轟擊離子源的內部有一套加工和組裝十分精緻的離子光學透鏡系統。以Delta V型同位素質譜儀為例，它由多個組件和透鏡排布而成，組件與透鏡之間由陶瓷片相隔絕緣，並有陶瓷柱固定各組件的位置，確保間距。
關於離子源參數:
對於不同的氣體模式，會相應有不同的離子源參數。離子源參數分為手動調諧和自動調諧（auto focus）兩種，大部分情況下可選用自動調諧十分方便快捷。如下圖所示的Isodat 3.0軟體截圖所示：
那麼在調諧參數時，我們需要注意哪幾個方面呢？
Emission即發射電流，為box電流和trap電流之和，一般情況下為1.5mA。通常在剛開機不久打開離子源時，可手動逐步升高發射電流值，保護燈絲。
Electron Energy即電子能量，代表著燈絲與電離盒之間的電位，對於H2而言，較大的電子能會使氦氣電離，產生同質離子幹擾，因此需要降低電子能。
Extraction 為提取電壓，當提取電壓增大時，意味著box和提取極之間的壓差增大，從box電離盒中提取走的正離子數變多，而電離盒中的正離子數目濃度降低，會導致靈敏度下降，但是線性提高；反之亦然。
其餘的X、Y為光學透鏡的位置參數，建議可自動調諧。
好了，今天講的就到這裡，下一期我們會帶來更多其它無機質譜離子源的知識，
敬請期待吧
本次引用到的圖片和知識源於以下書籍：
[1] 趙墨田，無機質譜概論[M]。化學工業出版社化學與應用化學出版中心,2006
[2] 曹亞澄，穩定同位素示蹤技術與質譜分析。科學出版社，2018
[3] 賽默飛穩定同位素質譜儀培訓教材
本文經過了賽默飛資深技術工程師田有榮、陳剛、何晶三位的技術指導，非常感謝！
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