颗粒物质是一种广泛存在的基本结构单元,大小不一,存量甚广,例如大气溶胶、生物颗粒(细胞、细菌和病毒)等广泛地存在于自然界中。由于这些颗粒对人体健康以及全球气候等都有着重要的影响,因此颗粒物质的表征与鉴定一直是分析测试研究中的重大课题。与分子物质的质谱鉴定类似,颗粒物质的质量也可以作为其表征的一个重要参数。离子阱颗粒质谱是一种测定颗粒物质质量的新方法,其测定速度快、准确度高,已成功测定了聚苯乙烯球及不同种类细胞的质量。但是,离子阱颗粒质谱目前还存分辨率低以及不能实现颗粒样品的实时在线分析等缺点,为此,我们开展了以下工作并取得了相应的进展:　　 (1)构建了离子阱颗粒质谱,实现了对色谱填料的表征。根据颗粒质谱所测得的色谱填料的质量及质量分布,一次测量就可以获得三个参数:未键合硅球的比表面积、键合硅球的碳含量以及它们的尺寸分布。所得到的比表面积和碳含量分别与氮吸附法和元素分析法所得结果一致。另外,获得的尺寸分布较激光粒度仪所得的结果具有更好的分辨率。由于色谱填料的尺寸均匀性是影响色谱柱柱效的一个重要因素,我们进一步将颗粒质谱应用到了对色谱柱柱效的评价。实验发现,相对于柱尾填料而言,在长期使用后,柱头的填料会具有更大的平均质量及更宽的质量分布,色谱填料的不均匀性导致了柱效的降低。我们的结果说明离子阱颗粒质谱能够成功实现色谱填料的表征及质量控制。　　 (2)通过采用共振抛出及提高电荷检测器信噪比的方法,我们将离子阱颗粒质谱的质量分辨率提高了2.5倍,成功地实现了正常细胞、中度贫血及重度贫血细胞的质量分析,获得了其质量分布的精细结构。从质量分布图中,我们可以直接获得人血液中正常细胞与贫血细胞的比例,这为贫血疾病甚至癌症的诊断提供了辅助的手段。　　 (3)发展了方波和三角波驱动的数字波离子阱颗粒质谱。由于方波和三角的频率扫描较正弦波更容易实现,因此我们为离子阱颗粒质谱提供了更简单的操作模式。为了验证方波和三角波驱动的离子阱颗粒质谱的可行性,我们对其放电初始电压、离子抛出点及质量分辨率分别进行了考察,并与正弦波驱动的传统离子阱颗粒质谱所得结果进行了比较。结果发现方波和三角波驱动的离子阱颗粒质谱均能很好地实现颗粒物质的质量测定。在相同的有效电压下,三种波形驱动的颗粒质谱能够获得相似的质量分辨率,通过提高所施加的囚禁电压及电荷检测器的信噪比,能够实现分辨率的进一步提高。最后我们将方波和三角波驱动的离子阱颗粒质谱应用到了对红细胞的分析中,成功地实现了正常细胞和贫血细胞的区分。　　 (4)建立了一种开放式离子阱颗粒质谱。它主要包括非连续大气压接口、离子阱质量分析器和电荷检测器三部分。非连续大气压接口不仅起到连接真空和大气环境的作用,还具有伯努利效应,能够实现颗粒的解吸以及大气压下的进样。当颗粒进入到离子阱中后,由进入气体所诱导产生的辉光放电能够进一步起到分散颗粒的作用。以3μm聚苯乙烯球为质量标准,我们对开放式离子阱颗粒质谱的准确性和分辨率进行了校正,进而我们利用开放式离子阱颗粒质谱对人血红细胞的悬浮液以及4.6μm硅球的干粉进行了分析,成功地测得了这些颗粒的质量,并实现了正常细胞及贫血细胞的区分。其中对于颗粒的悬浮液而言,样品的制备仅需要简单的干燥过程即可完成,而对于干燥的颗粒而言,样品的制备过程则可以省略。实验结果表明,开放式离子阱颗粒质谱大大简化了颗粒物质的质量分析过程。