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2026-07-02
在线分析场景对质谱仪有一组特殊的要求：快、稳、少维护。飞行时间质谱仪（TOF-MS）在"快"这个维度上有天然优势——单次采集可以覆盖全谱，不需要扫描。但要在工业现场长期稳定运行，光"快"不够，还需要在分辨率和可靠性之间找到平衡。
四极杆质谱和离子阱质谱的工作方式是"扫描"——逐个质荷比通道依次检测。要覆盖m/z 50–500的范围，需要数百次扫描周期，耗时在秒级。
TOF-MS不需要扫描。离子脉冲加速后进入飞行管，不同质量的离子按飞行速度差异在检测器上时间分离。一个加速脉冲周期内，所有质量的离子同时被记录——单谱采集时间在微秒量级。
这意味着TOF-MS的时间分辨率可以达到每秒数十至数百张全谱。对于烟气排放监测这类组分浓度随工况剧烈波动的场景，这种速度优势直接转化为对瞬态事件的捕捉能力。
TOF-MS的分辨率瓶颈在于离子初始状态的分散。同一质量的离子，在加速前可能处于不同的空间位置、具有不同的初始动能。这些差异导致飞行时间的离散——离散越大，质量峰越宽，分辨率越低。
单场加速（离子源区只有一个电场）的分辨率通常在数百到一两千。对于复杂混合物中相邻质量峰的区分，这个水平不够用。
Wiley-McLaren双场加速设计通过两段不同场强的加速区域，在检测器平面上实现空间聚焦——初始位置不同的同质量离子，飞行时间趋近一致。这个设计将分辨率提升到了数千量级。
反射镜（Reflectron）进一步补偿初始动能分散。动能高的离子在反射镜中飞得更深、路径更长；动能低的离子折返更早。通过设计反射镜的电场梯度，同质量不同动能的离子在到达检测器时重新会合——能量聚焦。双场加速+反射镜的组合，是现代高性能TOF-MS的标配方案。
新策源ProC系列在线飞行时间质谱仪采用了双场反射式TOF设计，配合光电离源（PI）。这个组合在在线分析场景中的适配性体现在几个方面：
PI源的软电离特性。 传统EI源（70 eV电子轰击）产生的碎片峰密集，在线分析中容易产生峰重叠。PI源（10.0–10.6 eV VUV光电离）几乎不产生碎片，谱图以分子离子峰为主，数据解析更直接。在催化产物分析中，烷烃、烯烃、芳烃的分子离子峰可以清晰区分，不需要借助色谱预分离。
全谱并行采集。 ProC-1/ProC-2在每次脉冲中同时记录全质量范围的信号，不存在"为了看某个组分而遗漏其他组分"的问题。在烟气监测中，这意味着可以在关注VOCs的同时，也记录到含硫/含氮化合物和意外泄漏物的信号。
紧凑的飞行管设计。 反射镜的引入使得在较短的物理管长内实现较高的有效飞行路径——离子在反射镜中折返，相当于"走了两遍"。这使得仪器在保持分辨率的同时，物理尺寸可以控制在实验室和工业现场可接受的范围。
ProC系列中三款产品针对不同的应用场景做了差异化设计：
ProC-1 / ProC-2：通用型在线飞行时间质谱仪，面向实验室和通用气相在线分析。适合反应动力学追踪、挥发物实时监测等需要秒级响应的场景。
ProC-1C：原位催化/热解质谱分析系统，将微型催化反应器与TOF-MS联用。支持程序升温脱附（TPD）、程序升温还原（TPR）、脉冲化学吸附等实验模式，适合催化剂筛选和反应机理研究。
ProC-1S：烟气多组分动态分析系统，面向工业烟气排放的连续在线监测。针对高温、高湿、高粉尘的烟气环境做了专门的进样和预处理设计。
三款产品共享同一套双场反射式TOF+PI技术平台，区别在于进样接口、反应器集成和工业防护等级。
在线质谱仪与实验室离线质谱仪的差异，不限于分析速度。在线仪器需要长期无人值守运行——这意味着温度漂移补偿、自动校准、故障自诊断等功能不是"锦上添花"而是"必须具备"。
ProC系列的设计中考虑了这些需求。自动质量校准功能可以在设定间隔后自动执行，补偿温度变化导致的质荷比漂移。灯管寿命监控模块在VUV灯光通量衰减到阈值时发出预警，避免因光源老化导致的灵敏度隐性下降。
对于需要7×24小时连续运行的工业监测场景，这些"看不见"的工程设计往往比分辨率指标更能决定仪器的实际可用性。
在线分析中，数据处理的实时性要求很高。EI源谱图中密集的碎片峰需要谱库匹配才能解析，这个过程在离线分析中可以接受，但在秒级响应的在线场景中是瓶颈。
PI源的低碎片特性使得质谱图极为简洁——每种化合物基本上只出现一个分子离子峰。在线监测软件可以直接根据质荷比指认化合物，无需谱库检索。这个优势在多组分并行监测场景中尤为明显——几十种化合物的信号可以同时跟踪，数据处理延迟极低。
新策源ProC系列在线飞行时间质谱仪，双场反射式TOF+光电离源，覆盖实验室分析、催化研究、烟气监测等在线分析场景。
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