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离子阱术语辨析——线形 or 线性?

2018.8.20

  作者:孙露露,薛兵,黄正旭,

  丁传凡,丁力,周振

  目前,质谱学界常常把二维离子阱称作线性离子阱(LIT,Linear Ion Trap),追本溯源,最先用这种说法的是热电公司。2005年8月,热电集团(Thermo)推出了新一代离子阱质谱-FinniganTM LXQTM,在中国面市时,将原本的线形离子阱(LIT, Linear Ion Trap)翻译成线性离子阱。此后,国内学者在引用中,经常将这两个词混淆。

  线形离子阱和线性离子阱只有一字之差,“线形”和“线性”在英文中都是“linear”,但二者释义大不相同,表征的科学概念也是不同的。其主要差别在于“线形”和“线性”的区分。

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  线形

  线形侧重于空间位置、几何形状的表达,在《辞海》中解释与“条形”相近,是指实物形状狭而长,两侧平行。

  线性

  线性则侧重于数学关系的表达,指变量与变量之间按比例、成直线的关系;在空间和时间上代表规则和光滑的运动,在数学上可理解为一阶导数为常数的函数。

  线形离子阱

  线形离子阱是不同结构质量分析器中的一种,也可以称为直线形离子阱。它与传统的三维离子阱差别在于:在三维离子阱中,离子云被囚禁在以场中心点为球心的小球空间内,而线形离子阱中,离子云被囚禁在沿阱中心轴向排列的条形空间内,使得离子的囚禁空间从一个点变成一条线,直线形离子阱因此而得名。与传统的三维离子阱相比,直线形离子阱的射频场不再是对离子在x、y和z三个方向上的同时囚禁,而是只有x和y方向(径向r),离子在z轴方向没有受到射频电场的作用力,因此又称为二维离子阱。

  线性离子阱

  线性离子阱的概念最初是由王阳等人提出。它指的是:从数学角度来讲,射频(RF,Radio Frequency)场的电场强度在r和z方向上随距离线性增加,具备此电场场型的离子阱称之为线性离子阱(LIT,Linear Ion Trap)。与线性离子阱相对应的是非线性离子阱。非线性离子阱的特征在于RF场的电场强度在r和z方向上随着距离的增大非线性增加,这种非线性也被称为场缺陷。场缺陷可以看做是四极电场成分与多极场或者高阶场的叠加。因此,线性/非线性离子阱依赖于离子阱内部的电场分布情况,线形离子阱则依赖于离子阱的几何结构。

  金属质感分割线

  布鲁克公司曾经推出三维非线性离子阱的组合-高能阱(HCT, High -Capacity Trap),设计者利用非线性离子阱中的高阶场分量来“加热”离子,使得阱内的待测离子处于高能激发态。以此来提高离子在共振逐出过程中的出射速度,缩短逐出时间,达到提高离子阱分析速度、灵敏度和分辨率的目的。由此可知,三维线性/三维非线性离子阱、线形线性/线形非线性离子阱的组合都是可以的。

  这里对线形和线性离子阱概念的理解和辨析,是为了分析成因,正本清源,消除误解,避免因科学概念的混淆而有损学术的严谨。也希望读者在阅读资料过程中,多发现和讨论相类似的问题,便于大家的沟通和交流。

  欢迎将您的发现发送给《质谱学报》,分享给广大质谱同仁。

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