技术科普 · 质谱成像

CI 化学电离

CI(Chemical Ionization)先以电子束电离试剂气体(如甲烷、异丁烷、氨)产生试剂离子,再通过这些试剂离子与分析物的低能反应(质子转移、加合)使 analyte 电离。其碎片化弱于 EI,常保留准分子离子,是 GC-MS 中兼顾分子量与结构的软电离方式。
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工作原理:试剂离子介导的低能电离与 EI 的互补在成像生态中的角色局限与选型
技术原理示意:离子源对样品逐点电离 组织切片 样品 电离束 CI 化学电离 离子 质谱 分析器
CI 化学电离 示意图

工作原理:试剂离子介导的低能电离

离子源内充入过量试剂气体,电子束先使试剂气电离,试剂离子(如 [CH5]⁺、[NH4]⁺)再与分析物发生温和的离子-分子反应,将质子或加合基团转移给 analyte,产生 [M+H]⁺、[M+NH4]⁺ 等准分子离子。

由于反应能量低,分析物不易碎裂,谱图以准分子离子为主、碎片少,与 EI 的强碎片形成对照。

与 EI 的互补

EI 给碎片指纹,CI 给分子量线索:同一化合物在 EI 下碎片丰富、CI 下准分子离子突出,二者结合可同时获得结构与分子量信息,是 GC-MS 的常用组合。

试剂气种类决定加合形式(如氨给出 [M+NH4]⁺、负 CI 可给 [M-H]⁻),通过选择试剂可调谐灵敏度与选择性。

在成像生态中的角色

CI 主要服务 GC-MS 离线/色谱分析,不直接对组织逐点成像;在空间工作流中,它可对成像发现的分子做分子量确证与定量,弥补成像源在绝对定性上的不足。

对原位分布,仍以软电离成像源(MALDI、DESI、LDPI、DPI)为主,CI 作下游验证。

局限与选型

CI 同样需气化、热稳定,不适合大分子与热敏分子,且不提供空间坐标;其优势在 GC-MS 定量与确证。对直接成像应优先成像源。

选型建议:GC-MS 分子量确证、定量优先 CI(可配合 EI);原位分布成像优先 MALDI/DESI/LDPI/DPI。

常见问题(FAQ)

CI 靠什么电离?
先电离试剂气体产生试剂离子,再经低能离子-分子反应(质子转移/加合)使分析物带电,常保留准分子离子。
CI 和 EI 区别?
CI 碎片化弱、准分子离子突出,给分子量线索;EI 碎片丰富、给结构指纹;二者在 GC-MS 中互补。
CI 用于直接成像吗?
主要服务 GC-MS 离线分析,不直接组织成像;在空间工作流中作成像发现分子的分子量确证与定量。
CI 适合什么分子?
需气化、热稳定的小分子;不适合蛋白/肽等大分子与热敏分子,原位成像应选专门成像源。

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