激光光电离作为一种独特的电离技术，已被广泛应用于质谱领域。基于单束激光的基质辅助激光解析(MALDI)质谱分析方法，已成为质谱分析生物大分子的标准方法之一。本文介绍的是另一种新的激光质谱分析方法:双步激光质谱法(Two-Step Laser Mass Spectrometry，L2MS)或者激光解析延迟电离质谱法(LaserDesorption Post-ionization Mass Spectrometry，LDPI)。与MALDI相比，双步激光质谱法(L2MS)采用两束激光分别完成气化/解析和电离的任务。在双步激光系统中，解析阶段和电离阶段在空间和时间上是相互独立的，这样可以方便的对每一阶段进行单独优化。通过对实验仪器的改进，本学位论文详细探讨了应用双步激光质谱法对生物组织切片中药物分子的原位探测，并优化相关的实验条件。主要内容如下:　　1)综述了几种常用的生物质谱方法的电离源和质量分析器，重点描述了双步激光质谱法的电离源和质量分析器选择的独特优势和双步激光质谱法在分析领域的最新进展。实验仪器系统:在原有超声分子束光电离质谱装置的基础上，自主搭建一套基于双步激光质谱方法的实验装置。在双步激光质谱系统中较为关键的接口上，采用了进样杆模式。对于固体样品的进样，还自主设计安装了二维平移装置。整套装置包括一套可与质谱真空系统兼容的一维传动杆组件，并与二维平移台配套。组件的末端安装有样品承载平台。整套装置通过手动闸板阀和O型密封圈使真空系统与外界隔绝，可以在保持真空的状态下更换样品。为了更精确的确定样品的位移距离和速度，在二维平移台的基础上设计加工了一套三维电动进样系统，该系统还可以满足对试验样品在电离区的精确定位。　　2)应用双步激光质谱方法对生物组织中的药物分子进行了探测研究。实验第一步是选用一种常见的光动力治疗药物亚甲基蓝(MB)作为模型分子，选用BALB/c小鼠的肾组织作为动物组织检测对象，对所使用的双步激光质谱方法应用于动物组织中药物分子检测进行初步探究。实验结果表明，应用双步激光质谱法获得的质谱图背景简单，样品中组织的质谱信号主要来自于组织中的氨基酸或者短肽的碎片，质量数主要在100 Da以下。在预先注射有MB的组织的质谱图中，MB的质谱主峰为269 Da，该质谱峰避开了纯组织背景信号较复杂的区域，提高了检测信号的信噪比。当解析激光波长是1064 nm时，获得的MB和组织质谱信号峰在强度上都要高于波长为532 nm的激光，因此，本步中选用了1064nm的激光为解析光。在本步实验过程中，对两束激光之间的延迟进行了优化，结果发现最佳延迟大约在18-35μs。实验最后对仪器的质量检出限做了初步的探究，发现对纯MB的检测可以达到约2 pmol/mm2，MB分布于切片组织后约为200 pmol/mm2。　　实验第二步是选用四种常见的药物分子吖啶类分子作为模型分子。通过实验发现，解析激光为532 nm时对组织的检测效果不如解析激光为1064 nm，但是532nm解析激光更有利于对吖啶类物质的检测，因此在本步中，采用了532 nm解析激光和118 nm电离激光的组合进行试验。在实验中，以9-苯基吖啶为目标分子，初步探测了其在组织中的扩散时间和信号强度的关系，发现在前20分钟，9-苯基吖啶分子在肾部急剧增加，之后趋于相对稳定。对各个药物进行了质量检出限的探究，仪器对各个物质的质量检出限有区别，经初步推测，质量检出限最低的是对药物分子原黄素的检测，可以达9.6 pmol/mm2，吖啶、9-苯基吖啶的最低检测量约为100 pmol/mm2和400 pmol/mm2。