天游线路检测中心 使用 JMS-S3000“SpiralTOF™”在混合导电和非导电基底上进行成像质谱

利用表面分析设备评价工业材料时，可以获得元素、键合状态、官能团等信息，但能够分析有机化合物的分子量和分子结构信息的方法很少。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (MALDI-TOFMS) 可以轻柔地电离有机化合物，从而可以通过精确的质量测量来估计成分、使用 MS/MS 获取结构信息以及使用成像质谱 (MSI) 进行绘图。
然而，在 MALDI-TOFMS 中，高电压施加到固定样品的靶板上，离子因与地电位的电位差而加速。因此，目标板必须是导电的，对于一般测量，使用不锈钢板。随着使用MALDI的MSI技术的进步，分析冷冻组织切片表面有机物质的方法也变得流行。在这种情况下，将约 10 μm 厚的冷冻组织切片放置在用氧化铟锡膜制成导电的载玻片上。然而，在工业产品的分析中，可能会分析厚度为毫米的树脂等非导电基材上的有机物质。如果在没有预处理的情况下通过 MALDI-TOFMS 测量非导电基材表面，充电将导致分辨率下降和离子强度显着下降。这个问题可以通过使用金气相沉积在测量目标所在的非导电区域增加导电性来解决[1]。在本报告中，我们将报告该方法在导电和非导电部分混合的基材上测量有机物质的应用。当不进行金蒸镀时，仅从导电部分观察到离子，但通过金蒸镀，可以从导电部分和非导电部分观察到离子，并且确认它们可以被适当地映射。

实验

作为混合有导电和非导电部分的模型基板，我们使用了具有交替金属图案的 1 毫米厚的石英玻璃基板（Au 100 nm 厚/Cr 30 nm 厚）。在创建的图案中，导电部分和非导电部分以 400 μm 的间隔交替排列（图 1）。使用无需使用基质即可电离主要成分的红色油基笔作为测量样品。首先，用红色油基记号笔在模型板上写下字母“MS”，使其横跨导电和非导电部分。模型基板和不锈钢靶板用导电胶带固定（图2）。首先，MSI 测量是在没有金沉积的情况下进行的。之后，对同一样品进行金气相沉积，并再次进行MSI测量。所有 MSI 测量均在 SpiralTOF 正离子模式下进行。像素尺寸为50μm，每个像素进行50次激光照射以获得质谱。

图。 1 模型基板方案。
导电和非导电部分交替制作在石英玻璃上。

图。 2将模型基板用导电胶带固定在目标板上。

结果

图。图3显示了没有金沉积时的MSI测量结果。左上是光学图像，条纹图案的黑色部分是导电部分。右上为罗丹明B(C₂₈H₃₁N₂O₃⁺) 这是原始离子的质量图像。虽然很难从质量图像上读出字母“MS”，但当与光学图像叠加时，可以看出只能从导电部分检测到离子。图 4 显示了使用两个 ROI（感兴趣区域）创建的质谱图：两个导电部分 (ROI1、3) 和两个非导电部分 (ROI2、4)。该峰是源自罗丹明 B 的离子m/z443(C₂₈H₃₁N₂O₃⁺) 的单同位素峰。从非导电部分的ROI 2和4中几乎观察不到离子，即使在检测到离子的导电部分ROI 1和3中，分辨率也比稍后描述的金蒸发的情况低，并且这被认为是由于充电的影响。当以这种方式在具有非导电和导电区域混合的基板上进行 MSI 测量而无需金蒸发时，由于充电的影响，无法从非导电区域检测到离子，给出的结果就好像目标化合物不存在于该位置一样。

图。 3未沉积金的MSI测量结果。

图。 4 模型基板上未沉积金的导电部分（ROI1 和 3）和非导电部分（ROI2 和 4）的 ROI 质谱

接下来，金蒸发后，再次进行MSI测量，结果如图5所示。左上是与图3相同的光学图像，右上是来自主要成分罗丹明B（C₂₈H₃₁N₂O₃⁺)的质量图像，并且可以读取字母“MS”。当两者叠加时，可以看到导电部分和非导电部分都检测到了离子。图 6 显示了两个位置的 ROI（感兴趣区域）质谱，一处位于导电区域，另一处位于非导电区域。观察到的峰是罗丹明 B(C₂₈H₃₁N₂O₃⁺)的单同位素离子部分。与没有金气相沉积的情况不同，在非导电区域的 ROI2 和 4 中也观察到离子。此外，在所有区域中都实现了高分辨率，并且认为充电的影响足够小。

图。 5金沉积的MSI测量结果。

图。 6 沉积有金的模型基板上的导电部分（ROI1 和 3）和非导电部分（ROI2 和 4）的 ROI 质谱。

摘要

如上所述，当目标化合物同时存在于基板上的导电部分和非导电部分时，在直接进行MSI测量时需要小心，因为存在充电效应。如果在非导电部件中未观察到离子，则可能会误认为该部件中不存在目标化合物。
发现通过应用金气相沉积使样品表面导电，可以显着改善这个问题。

参考文献

[1] MSTips No 251 使用 JMS-S3000“SpiralTOF™”分析亚克力板上的有机化合物

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