质谱仪中激光的作用是？

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质谱仪中激光的作用是？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/286200557

大力水手

在探索微观世界的科学仪器中，质谱仪扮演着至关重要的角色。它如同科学家的“火眼金睛”，能够直接测量物质的原子量和分子量，是现代科研不可或缺的基础工具，也代表着一个国家在高精尖科技领域的实力。无论是确定样品中的化学成分（定性分析），还是精确测量每种物质的含量（定量分析），质谱仪质量分析器都离不开一个看似微小却至关重要的组件——狭缝。

狭缝通过一对不锈钢隔板构建出微米级通道，起到聚焦离子束，筛选离子运动轨迹等作用。






质谱仪模型  



高精度质谱仪狭缝加工的挑战  


狭缝调节宽度可控制离子束的聚焦精度，直接影响质谱仪的分辨率与质量精度。在医疗检测领域，高精度突破使得在检测人体内复杂小分子标志物时更准确，为甲状腺疾病、糖尿病等慢性病的诊断提供技术支撑。尽管传统加工方法能够实现数百微米以内的精度，但在制造超窄且高品质的质谱仪狭缝时，仍面临如下难题：

1、接触面粗糙：受力不均与热影响造成的毛刺、裂纹导致散射离子，干扰检测信号。
2、无法实现零锥度：传统激光切割存在锥度（上下缝宽不一致），导致离子流偏转，直接影响检测结果准确性。         



如何才能切割出高精度、
无锥度、无毛刺的高品质狭缝呢？

面对传统工艺的挑战，单色科技的飞秒激光加工系统凭借其独特优势，成功突破了技术壁垒，已成功在50µm厚度的黑不锈钢片上，切割出宽度仅为15µm的狭缝，其精度高达±1µm，且实现了真正的无锥度切割，切割边缘光滑无毛刺。






飞秒激光精密切割设备是怎么做到的呢？  




单色科技飞秒激光精密切割设备     



1、光束整形技术：传统激光切割因高斯光束能量分布不均，易形成上宽下窄的“V”型切缝，导致锥度无法避免。单色科技采用特殊的光束整形技术，在激光束聚焦前对其进行调制（例如，将高斯光束转变为平顶光束或进行更复杂的相位调制），使激光以倾斜入射方式均匀作用于材料，精准控制焦点位置与能量分布，实现上下等宽的无锥度切割（精度 ±1μm）。




不同激光束的加工效果差异（doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.12.049）      


2、超短脉冲 “冷加工”： 飞秒激光（脉冲持续时间 10⁻¹⁵秒级）以极短时间将能量聚焦于材料表面，瞬间汽化微小区域，热扩散效应被限制在纳米级范围（热影响区趋近于零）。这种 “冷加工” 特性避免了材料熔化或变形，切割边缘光滑无毛刺，即使处理 5μm 缝宽的狭缝，也能保持侧壁无微裂纹或氧化。

3、根据设计需求灵活加工：减小狭缝宽度以提高分辨率往往伴随着通量的牺牲，经过精密数学设计的狭缝阵列，能够在不牺牲分辨率的前提下，显著提高质谱仪的吞吐量。除了制造高品质的单一狭缝，单色科技还可以根据客户需求，利用飞秒激光技术精确切割复杂的狭缝阵列。  






  单色科技阵列狭缝加工案例   


展望未来，随着生物医药领域对微量复杂分子解析的需求激增，更高分辨率、更高灵敏度的质谱仪器研发成为关键。飞秒激光凭借独特加工优势，将在质谱仪微型化、集成化核心部件制造中发挥关键作用，助力实现质的飞跃。

长长的路

除了以上的有机质谱作为电离源，像MALDI之外，还有作为激光剥蚀，将样品剥蚀成原子然后进入ICP无机质谱测定元素的。

感恩由您

谢邀！质谱有不少地方会涉及到激光；

1. MALDI，激光提供能量激发基质再使目标化合物发生分子离子反应后转移质子后电离；
2. UVPD，激光活化目标物的共振基团诱导化合物解离；
3. 还有几种激光辅助的原位电离模式具体可以看看综述；

清风寡欲

基质辅助激光电离源。就是样本放在电离基质上，给一股激光相当于是能量，让待测物离子飞起来~进入质量分析器。

长长的路

你都说质谱了，哪来的激光，用激光的应该叫光谱