科学岛团队在MEMS离子迁移谱基础研究方面取得重要进展?完成FAIMS测量理论的系统性构建

近期，中国科学院合肥物质院智能所陈池来研究员王晗等人在FAIMS基础理论研究中再次取得重要进展：在前期完成微空间离子传输损耗模型、误差传递模型的基础上，提出了谱图峰形状模型，完成了FAIMS基础检测理论的系统性构建，为准确的谱图反演、误差评估、仪器设计及参数优化奠定了系统性基础理论支撑。

高场不对称波形离子迁移谱（FAIMS），是MEMS技术(微机电系统技术)与质谱类分析技术相结合的典范，不仅具有同类技术的快速、高灵敏等特性，在微型化、高选择性方面具有独特优势，已在公共安全、工业在线、生物医药等诸多领域得到了成功应用。然而，非线性差分工作方式和微小空间内多场耦合给检测理论的构建带来了巨大挑战，导致在仪器设计、工作参数设置、物质成分准确定性及精准定量检测上缺乏可靠的理论指导，极大地制约了FAIMS技术的发展。

陈池来研究员团队长期从事FAIMS技术研究，在前期MEMS制造工艺、高频高压电源、超弱信号探测和微型化仪器研制与应用的基础上，针对FAIMS基础理论开展了深入研究。通过对微小空间多耦合场中复杂离子运动的解析与等效，完成了基于低温等离子体复合的离子传输损耗、基于非线性等效的测量误差传递、基于高斯一阶响应的谱图峰形状等函数推导和实验验证，实现了测量模型的系统性构建。模型纠正了谱图峰为高斯形、信号强度与载气流速成简单比例关系、特征识别参数互相独立、特征参量获取需要分离电压等间距扫描等传统经验结论；发现了谱图峰不对称畸变、检测信号对流速的非线性依赖、正负扫描模式下谱峰对称、特征识别参量强关联等新现象；给出了采用两点式非等差数列的分离电压分布、采用三角波而非传统锯齿波的扫描波形、采用EMG而非高斯函数的峰形拟合反演等最优化参数选择。 系统性测量模型不仅给出了FAIMS谱图形状、峰位置、峰高、检测误差及定量结果的准确反演方法，也为仪器工作方式设计和最佳工作参数选取提供了理论指导。

相关系列研究成果发表于Sensors and Actuators: B. Chemical、Talanta、Journal of Chromatography A、International Journal of Mass Spectrometry、Chinese Journal of Analytical Chemistry等仪器仪表领域权威期刊上，主要作者包括王晗、胡俊、刘友江、陈池来等。

FAIMS基础测量理论体系构建