在液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）分析中，離子源是將樣品分子轉化為氣態離子的關鍵部件。離子源的性能直接影響到質譜儀的靈敏度、選擇性和穩定性。以下是一些常見的LC-MS/MS離子源類型及其特點：

1. 電噴霧電離（Electrospray Ionization, ESI）

原理：電噴霧電離是一種軟電離技術。樣品溶液通過毛細管輸送到噴霧針尖，在高壓電場（通常為3-5 kV）的作用下，溶液被拉伸成錐形（泰勒錐），并形成帶電的微小液滴。這些液滴在氣流的作用下進一步蒸發，最終形成氣態的離子。

優點：

適合分析極性化合物，如生物分子（蛋白質、肽、代謝物等）。

可以產生多電荷離子，特別適合分析大分子（如蛋白質）。

靈敏度高，適合痕量分析。

缺點：

對樣品的純度要求較高，雜質可能會影響電離效率。

需要使用有機溶劑（如甲醇、乙腈）作為流動相。

應用場景：廣泛應用于生物化學、藥物分析、代謝組學等領域。

2. 矩陣輔助激光解吸電離（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, MALDI）

原理：MALDI是一種軟電離技術，用于分析大分子（如蛋白質、多肽、聚合物等）。樣品與基質（如α-氰基-4-羥基肉桂酸）混合后，涂在靶板上。激光照射時，基質吸收激光能量并傳遞給樣品分子，使樣品分子解吸并電離。

優點：

適合分析大分子，如蛋白質和多肽。

電離過程中產生的碎片離子較少，保留了分子的完整性。

樣品制備相對簡單。

缺點：

靈敏度相對較低，不適合痕量分析。

分析速度較慢，不適合高通量分析。

應用場景：主要用于蛋白質組學、生物大分子的結構分析。

3. 化學電離（Chemical Ionization, CI）

原理：化學電離是一種軟電離技術，通過樣品分子與反應氣體（如甲烷、異丁烷）發生化學反應來產生離子。反應氣體在電子束或放射源的作用下產生自由基或離子，這些活性物種與樣品分子發生反應，使樣品分子電離。

優點：

適合分析中等極性的化合物。

產生的碎片離子較少，保留了分子的完整性。

缺點：

靈敏度相對較低。

需要使用反應氣體，增加了操作復雜性。

應用場景：主要用于分析中等極性的有機化合物。

4. 場解吸（Field Desorption, FD）

原理：場解吸是一種表面電離技術，樣品被涂覆在導電的基質（如鎢絲）上。在高電場的作用下，樣品分子從基質表面解吸并電離。

優點：

適合分析非極性或弱極性化合物。

可以產生分子離子，保留了分子的完整性。

缺點：

靈敏度較低。

樣品制備復雜，需要特殊的基質。

應用場景：主要用于分析天然產物、藥物成分等。

5. 電噴霧電離-化學電離（Electrospray Ionization-Chemical Ionization, ESI-CI）

原理：ESI-CI結合了電噴霧電離和化學電離的優點。樣品首先通過電噴霧電離形成帶電液滴，然后在反應區與反應氣體發生化學反應，進一步電離。

優點：

結合了ESI的高靈敏度和CI的軟電離特性。

適合分析極性和中等極性的化合物。

缺點：

操作復雜，需要同時使用兩種電離方式。

應用場景：用于復雜樣品的分析，特別是在需要高靈敏度和保留分子完整性的場合。

6. 離子噴霧電離（Ion Spray Ionization, IS）

原理：離子噴霧電離與電噴霧電離類似，但通常使用更高的溫度和氣流來加速液滴的蒸發和離子的形成。

優點：

適合分析極性化合物。

靈敏度高，適合痕量分析。

缺點：

對樣品的純度要求較高。

應用場景：主要用于生物化學和藥物分析。

7. 熱噴霧電離（Thermal Spray Ionization, TSI）

原理：熱噴霧電離是一種改進的電噴霧電離技術，通過加熱噴霧針尖和傳輸管，使液滴更快地蒸發，提高離子化效率。

優點：

提高了離子化效率，適合高濃度樣品。

減少了液滴的傳輸損失。

缺點：

需要更高的溫度和氣流，增加了儀器的復雜性。

應用場景：用于高濃度樣品的分析，特別是在需要高靈敏度的場合。

8. 納米電噴霧電離（Nanoelectrospray Ionization, nano-ESI）

原理：納米電噴霧電離是電噴霧電離的一種微型化形式，使用非常細的毛細管（內徑通常為10-100微米）進行噴霧。由于噴霧針尖的尺寸較小，電流密度更高，電離效率更高。

優點：

適合分析低流量樣品（如納升流速）。

靈敏度高，適合痕量分析。

缺點：

對噴霧針尖的制備要求較高。

操作復雜，需要精確控制流量。

應用場景：廣泛應用于蛋白質組學、代謝組學等領域的高靈敏度分析。

9. 大氣壓化學電離（Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI）

原理：APCI是一種大氣壓下的電離技術，樣品溶液在加熱的霧化器中形成氣溶膠，然后在電暈放電的作用下電離。電暈放電產生的自由基或離子與樣品分子發生反應，使樣品分子電離。

優點：

適合分析中等極性和非極性化合物。

靈敏度較高，適合高流量樣品。

缺點：

對樣品的極性要求較高，不適合極性很強的化合物。

產生的碎片離子較多，可能影響分子離子的檢測。

應用場景：主要用于藥物分析、環境化學等領域。

10. 大氣壓光電離（Atmospheric Pressure Photoionization, APPI）

原理：APPI是一種大氣壓下的電離技術，樣品溶液在霧化器中形成氣溶膠，然后在紫外光的作用下電離。紫外光的能量使樣品分子電離，形成氣態離子。

優點：

適合分析非極性或弱極性化合物。

靈敏度較高，適合痕量分析。

缺點：

對樣品的極性要求較高，不適合極性很強的化合物。

需要使用紫外光源，增加了儀器的復雜性。

應用場景：主要用于分析天然產物、藥物成分等。

總結

在LC-MS/MS分析中，離子源的選擇取決于樣品的性質、分析目標和儀器的配置。以下是一些選擇建議：

極性化合物：電噴霧電離（ESI）和離子噴霧電離（IS）建議選擇，因為它們對極性化合物的電離效率高。

非極性或弱極性化合物：大氣壓化學電離（APCI）和大氣壓光電離（APPI）更適合，因為它們對非極性化合物的電離效果較好。

大分子分析：電噴霧電離（ESI）和矩陣輔助激光解吸電離（MALDI）是常用的選擇，因為它們可以產生多電荷離子，適合分析蛋白質等大分子。

痕量分析：納米電噴霧電離（nano-ESI）和電噴霧電離（ESI）具有高靈敏度，適合痕量分析。

通過合理選擇離子源，可以提高LC-MS/MS分析的效率和準確性，滿足不同的分析需求。