大气压下离子迁移谱是一种基于气态离子在电场中因与中性气体分子碰撞而具有不同速率的快速分析方法。尽管早期的应用主要集中在军事及传充的安全领域,如爆炸物检测、毒品检测等。与液相色谱及质谱联用后,离子迁移谱的应用范围大为拓展。然而,离子迁移谱与液相色谱联用时噪音大,采样率低,与梯度洗脱不兼容。大气压下离子迁移谱质谱法的灵敏度低,而低压下的离子迁移谱通常分辨率有限。本文将多喷嘴纳流电喷雾阵列离子源应用于离子迁移谱并作为其与液相色谱的接口以提高HPLC-IMS联用的性能,并采用阿德玛变换提高离子迁移谱的占空比,进而提高其灵敏度。在成功实现色谱-离子迁移谱联用的基础上,将此类方法应用于花色苷类化合物的鉴定、天然产物的分离和结构鉴定等。本文还提出一种将离子门控制信号反转,从而将离子迁移谱-质谱联用分析时的离子损失降低到1%以下。主要完成内容如下:1、采用多喷嘴电喷雾阵列作为离子迁移谱仪(IMS)的离子源,在大气压条件下测试了不同溶剂组成、不同流速及不同喷雾电压等条件下离子迁移谱的响应值及相应的信噪比。实验结果表明,在优化的条件下,多喷嘴电喷雾阵列可有效的提高ESI对溶液中水含量的容忍度,降低离子化噪音。与此同时,多喷嘴电喷雾阵列增大了对ESI的流速。在相同的条件下,12喷嘴的电喷雾阵列离子源可提高离子化效率平均达3.76倍。在此基础上,测试了液相色谱-离子迁移谱分析PDE5类化合物的性能,利用12喷嘴的电喷雾阵列离子源作为液相色谱和离子迁移谱的接口,分析了几种保键食品中西地那非、他达那非和伐地那非的含量。研究结果表明:多喷嘴电喷雾阵列离子源可有效的提高离子化效率,提高液相色谱-离子迁移谱分析的灵敏度。2、阿德玛变换离子迁移谱(Hadamard Transform ion mobility spectrometry,HT-IMS)可以将离子迁移谱的占空比提高到50%,因而使得离子迁移谱的灵敏度得以大幅提高。通过与飞行时间质谱联用,在获取离子的迁移时间的同时,还可以得到离子的质荷比,从而可对离子进行结构鉴定。碰撞诱导裂解(Collision Induced Dissociation,CID)可以得到离子的碎片信息,从而可以对化合物进行二级质谱分析。本章利用直接进样离子迁移谱-质谱联用法分析蓝苺、树莓、黑莓、草莓和石榴中的花色苷类化合物,从中鉴定出33种不同的花色苷。另外,花色苷异构体具有相同分子量但结构不同,具有不同的CCS值,从而可以在离子迁移时间上进行分离。电喷雾离子迁移谱-飞行时间质谱联用分析花色苷类化合物的速度非常快,数据采集的时间不到60s,分析的通量比液相色谱-质谱联用分析法可以提高几十倍。本实验的研究结果为花色苷的结构鉴定及快速分析提供了一个快速而准确的方法。3、构建了一种基于高效液相色谱-阿德马变换迁移管离子迁移谱-飞行时间质谱联用的多维分析技术,并用于天然产物中主要化学成分的分析。以辣椒提取物为例,液相色谱流出物经分流后利用电喷雾引入大气压下的离子迁移管进行分离,其分辨能力达到105以上。经离子迁移谱分离后的离子引入飞行时间质谱仪获取其质谱图,与传统的脉冲工作模式相比,通过阿德马变换,离子迁移谱的工作占空比提高到50%,离子的利用率提高了将近200倍,信噪比提高了 10倍以上。液相色谱-离子迁移谱-飞行时间质谱联用技术提供了三维分析能力,与液相色谱-质谱法相比而言,分析容量提高了上百倍,但分析时间并没有显著增加。4、大气压下的离子迁移谱-质谱联用仪(Ambient pressure drift tube ion mobility mass spectrometry,AP-DT-IMMS)与其它离子迁移谱分析方法相比具有较高的分辨率,然而,其灵敏度受到脉冲工作模式占空比很低的影响而受到很大限制,离子利用率通常低于1%。另一个局限性是由于受到离子门的损耗效应的影响,在控制离子门打开而引入一束离子进入迁移管进行分离时,不同迁移率的离子具有不同的通过率,从而对不同的离子具有歧视效应。本文提出的一种反向离子迁移谱-质谱联用方法,将离子通过率从小于1%提高至大于99%,灵敏度至少提高100倍以上。另一个优点是反向离子迁移谱-质谱联用法消除了离子门的损耗效应对离子通过率的影响,从而不同迁移率的离子具有相近的通过率,降低了质量歧视效应。通过一系列四烷基铵类化合物在脉冲模式及反向迁移谱模式下灵敏度、分辨率及离子通过率的比较,发现质谱分析的灵敏度大幅提高。不同迁移率的离子具有相近的灵敏度,但此方法在迁移谱域的信噪比受到离子源稳定性的影响,通过傅里叶变换降噪方法可有效提高方法的信噪比。此方法也应用于非对映异构体及多电荷蛋白质离子的分离,灵敏度提高非常显著。