1   SIFT-MS概述

SIFT-MS是一种先进的直接质谱分析技术，利用精确控制的化学电离反应，实现对痕量挥发性有机化合物（VOCs）及无机气体的快速检测与精准定量。

SIFT-MS 技术包含三大核心要素：

1. 试剂离子生成和选择

八种 SIFT-MS 试剂离子（H₃O⁺、NO⁺、O₂⁺、O^-、O₂^-、OH^-、NO₂^-和NO₃^-）均通过微波放电在潮湿或干燥空气中生成。随后采用四极杆质量过滤器精确选择所需的试剂离子。

2. 分析物电离

将选定的试剂离子注入流动管中，并通过与载气多次碰撞去除过剩能量，随后以已知流速引入样品，样品中的反应性化合物与试剂离子发生电离反应，生成特征明确的产物离子。

3. 分析物定量

产物离子与未反应的试剂离子一同被送入第二个四极杆质谱仪。借助 Syft专有的化合物库，软件能够即时计算每种分析物的绝对浓度。

图 1. SIFT-MS 技术的示意图

2   SIFT-MS原理

高精度软化学电离技术保证了SIFT-MS在直接质谱分析领域拥有卓越的选择性。

a.     为什么采用化学电离？

化学电离（CI）利用分子离子将电荷转移至目标化合物（分析物）。相较于其他多种电离方式，CI过程更为“温和"，向分析物传递的能量较少，从而有效减少了碎片化。SIFT-MS作为一项独特的CI-MS技术，能够精确控制试剂离子的能量，实现可重复的实时定量分析，并具备长期校准稳定性。

图 2 对比了 70 eV EI（GC/MS 常用电离方式）与O2⁺CI（SIFT-MS 常用电离方式）对乙苯的电离效果。碎片显著减少意味着无需色谱分离，从而使SIFT-MS 能够作为真正的实时分析技术得到广泛应用。

图 2. 乙苯的电子轰击和化学电离

      对比从SIFT-MS 和标准GC/MS 读取的乙苯质谱图可见，SIFT-MS 的碎片化过程明显简单很多。

b.   为什么需要多种试剂离子？

SIFT-MS 可使用八种试剂离子（H₃O⁺、NO⁺、O₂⁺、O^-、O₂^-、OH^-、NO₂^- 和NO₃^-），因为它们能显著提升分析特异性，并实现对多种化合物的全面检测。这些试剂离子具有多种反应机制，这意味着它们与每种化合物的反应通常各不相同。主要反应机制如下：

1. H3O⁺: 质子转移 (PT)

2. NO⁺: 电子转移(ET)、缔合、氢负离子(H-) 提取

3. O2⁺: 电子转移(ET)、解离电子转移 (DET) 、氢负离子(H-) 提取

4. O^-: 电子转移 (ET)、质子提取 (PAb)、缔合、置换

5. O2^-: 解离电子转移 (DET) 、质子提取 (PAb)、缔合

6. OH^-: 电子转移 (ET)、质子提取 (PAb)、置换、消除

7. NO2^-: 电子转移 (ET)、解离电子转移 (DET) 、质子提取 (PAb)、缔合

8. NO3^-: 质子提取 (PAb)、缔合

不同的反应机制会使样品中的分析物产生特征性的“指纹图谱"，通常，每种试剂离子都会形成独特的“指纹"。

下表展示了使用SIFT-MS技术时，H₃O⁺、NO⁺、O₂⁺三种试剂离子与异构体化合物丙酮、丙醛反应所生成的产物离子。

c.   SIFT-MS 如何实现高测量精度

试剂离子能量的稳定是控制分析物电离的关键因素之一，它直接影响产离子的形成，从而确保定量分析可靠且稳定。在SIFT-MS中，通过使用载能够更有效地控制化学电离过程，这一点相较于电子轰击电离（EI）及其化学电离质谱技术（如PTR-MS、APCI-MS和DART）更具优势。载气SIFT-MS的电离控制中主要发挥两大作用：

1. 在引入样品之前，SIFT-MS 会对试剂离子进行热化处理，确保其能量低且高度均匀，从而实现可预测、精确且超软的化学电离。

2. 无需额外能量即可将产物离子和未反应的试剂离子沿流动管输送至检测区域。例如，无需依赖电场梯度加速离子移动。这种低能量输送方式有效减少了碎片化，同时最大限度地提升了谱图的简洁性、选择性，以及化合物识别与定量的准确性。

d.   SIFT-MS 仪器如何实现实时绝对定量？

      SIFT-MS 的选择离子模式（SIM）分析类似于 GC/MS 中的SIM 模式，均以已知化合物为目标。在该模式下， SIFT-MS 会锁定特定的试剂离子与产物离子，并持续重复测量它们的计数率。结合这些实时实验数据、Syft 化合物库中预先确定的试剂离子与分析物反应速率系数（k），以及样品气体在载气中的已知稀释度，即可即时计算并显示分析物的绝对浓度（见图 3）。

图 3. 咖啡豆烘焙过程中的VOCs 实时定量分析（咖啡豆在烘焙过程中发生“爆裂"现象，会释放出大量VOCs。）

      简而言之，样品中目标化合物的浓度越高，与试剂离子反应的比例就越大，从而产生更多的特征产物离子。这些产物离子的数量直接对应化合物的绝对浓度。这一机制赋予 SIFT-MS极宽的线性动态范围，从低 pptV 级别直至约 50 ppmV，跨越六个数量级。对于浓度较高的样品，可通过降低样品流速或适当稀释来轻松应对。

      此外，SIFT-MS 具备出色的动态范围，即使在存在中高 ppm 级化合物的复杂样品中，仍能可靠检测 pptV 级痕量目标物。

e.   SIFT-MS 仪器的校准

      SIFT-MS 可根据Syft数据库内包含的化合物数据（如反应速率系数、产物离子质量及其分支比）对目标化合物实现高精度绝对定量。此外，也可通过常规校准方法进一步提高准确度。针对特定化合物的校准一旦完成，在每天自动执行性能检查的前提下，其校准结果可长期保持有效。

SIFT-MS仪器的校准使用经认证的气体标准品进行，目前主要有压缩气体和渗透管两种主流的商用标准品形式。

3  SIFT-MS的操作优势

      SIFT-MS 凭借其固有的技术特性（包括高度精确的电离控制以及完全无需色谱柱）让 Syft Technologies 开发出的商用仪器在易用性与系统集成方面，显著优于传统色谱法及其他直接质谱技术。

a.    易用性

Syft 专属开发的软件，让功能强大的 SIFT-MS 技术即使对经验较少的用户，也能轻松获得实验室级别的精准分析结果。专为这类用户量身打造的核心功能包括：

1. 简化的操作流程，极致简便；

2. 直观的触摸屏菜单驱动分析；

3. 完全可自定义的目标化合物列表；

4. 分析完成后即时呈现定量结果；

5. 当特定化合物浓度超过用户设定的阈值，或模式/趋势显示过程超出规范时，立即发出警报。

下表清晰展示了如何将实验室级分析配置成非技术用户也能轻松操作的模式。

Syft Tracer™ 软件配置简便，非技术操作人员也能轻松使用并解读结果。图4中来自 Syft Tracer™触摸屏的界面展示了工人安全应用中的两个结果界面：RT 为用户设定的报告阈值，低于该值的结果会对操作人员隐藏，以避免触发不必要警报；其中一个屏幕显示目标化合物含量正常，另一屏幕则显示甲醛浓度已超标。

扫描结果（无报警） 

熏蒸剂分析
ID 12573	11-11 16:56
氯化苦	<RT
二溴乙烷	<RT
环氧乙烷	<RT
甲醛	<RT
氰化氢	<RT
溴甲烷	<RT
膦	<RT
维卡因	<RT

图4(a) Syft Tracer™触摸屏的软件界面（无报警）

 扫描结果（有报警）

图4(b) Syft Tracer™触摸屏的软件界面（有报警）

   此外，Syft 还提供 LabSyft 专业分析工具套件，供高级用户在扫描过程中及完成后查看数据、处理与导出结果、搜索并扩展化合物库、创建与编辑分析方法、执行批处理序列，以及将仪器与其他设备无缝连接。

b.   远程操作

Syft Tracer™ 的SIFT-MS 仪器具备联网功能，支持从全球任何地点通过智能手机或平板电脑进行远程操作、数据处理与故障排查。

这一功能不仅实现了扫描过程的全自动化，还能为全球任何地区和时区提供高效的技术支持与快速诊断。

c.   低维护成本

SIFT-MS 无需使用色谱柱，配备极其洁净的微波离子源与检测系统，且全程仅依赖气体进行分析，因此日常维护需求极低。

摒弃色谱柱并采用洁净稳定的化学电离方式，是 SIFT-MS 的核心优势之一，确保仪器具备出色的长期校准稳定性，并通过每日自动仪器性能检查加以验证。自动性能检查包括分析多组分认证气体标准（即 SIFT 校准标准），以全面确认仪器在整个质量范围内的响应稳定性。

d.  技术支持

Syft的总部和全球分销商为Syft Tracer™仪器、附件及相关应用提供全面、专业的维护与支持服务。 Syft Tracer™ 仪器配备便捷的远程访问功能，让您在任何具备互联网连接的地点，即可实时监控仪器并获得专业支持。结合远程诊断与模块化设计，Syft 能够快速定位故障并更换组件，从而将仪器停机时间降至最低，确保高效、连续运行。

4   总结

SIFT-MS 是一款操作极为简便的仪器，能够对全空气样品中的挥发性有机化合物（VOC）及无机气体进行高灵敏度、实时且无差别的精准分析。相较于其他质谱技术，SIFT-MS 无需色谱柱，并采用极其纯净、精确的化学电离方式，从而大幅降低维护需求并显著提升长期稳定性。这些核心优势，让SIFT-MS 成为工业现场与实验室环境中强大而可靠的分析设备。