大氣壓化學電離技術及其應用

汪晨韜,江 游,金尚忠,張 諦,戴新華,方 向

(1.中國計量大學 光學與電子科技學院,浙江 杭州 310018;2.中國計量科學研究院 前沿計量科學中心 國家市場監管技術創新中心(質譜),北京 100029)

質譜技術在多種分析檢測方法中,憑借其特有的檢測靈敏度、檢測速度等優勢,在近些年內不斷發展,現已經在醫療化學、生物材料等多個研究領域得到了廣泛的應用。質譜技術通過離子源對待測樣品進行離子化,然后在質量分析器中將不同質荷比的離子區分開,通過檢測器檢測,然后分析計算,從而得到待測樣品的各種信息。離子源承擔將待測物離子化的重要步驟,在質譜技術中占據重要位置。

隨著質譜技術的不斷發展,大氣壓電離技術應運而生,這一技術具有與其它系統聯用方便,適用范圍廣等優點,現在已經被廣泛的應用到各個領域。常用氣相色譜和液相色譜與大氣壓電離技術進行聯用,其中與液相色譜的聯用更是當前研究的熱門。液相色譜是一類分離與分析技術,其特點是以液體作為流動相,通過簡單地將質譜儀與液相色譜耦合,可以很容易地擴展傳統高效液相色譜法的檢測能力。經過不斷的改進,液質聯用系統功能強大且易于使用,并且具有很高的特異性。質譜檢測液體樣品最常用的方法是大氣壓電離,作為一種重要工具,大氣壓電離質譜得到了廣泛的認可。對于大氣壓電離,液體樣品被去溶劑、電離、質荷比檢測和分析。大氣壓化學電離[1-2]是一種典型的大氣壓電離方法,在大氣壓化學電離中多種電離機制同時運行,具有高的電離效率,在電離極性化合物時,不太容易受到基質影響,因此可以考慮擴展其應用的范圍。

本文主要對大氣壓化學電離的基本原理[3]、離子源結構以及該技術的研究進展作了主要介紹,同時對主要的幾種大氣壓直接電離技術作簡要介紹及對比,并對大氣壓化學電離技術的主要應用進行歸納整理,進而展望了其發展趨勢。

1 大氣壓化學電離技術

大氣壓化學電離技術在1974年由Horning團隊[1]提出,同時還提出了將其應用于液質聯用技術,但是在1985年Fenn團隊的研究成果[2]發布之后,該技術才開始被快速的研究并逐漸的商業化。之后隨著色譜技術的進一步發展,液相色譜的分離度、分離速度和靈敏度被逐漸提高,色譜技術在檢測技術中重要性進一步加強,自此液質聯用技術也得到了進一步發展。大氣壓化學電離作為液質聯用接口的主要技術之一,被廣泛的應用并不斷發展,同時其它的大氣壓電離技術也被不斷創新,目前被主要使用的大氣壓直接電離技術有電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學電離(APCI)、大氣壓光電離(APPI)等。

1.1 大氣壓化學電離(APCI)原理

APCI是一種氣相化學電離過程。因此,分析物樣品需要處于氣相中才能進行離子化。APCI原理示意圖如圖1。液體樣品通過一根探針被傳輸入離子源內,APCI通過加熱以及霧化氣體將待測液體樣品汽化,這種樣品汽化方式使得形成的氣體溶劑保持了樣品的分子特性。APCI通過一根位于大氣壓接口倒錐前的電暈針高壓放電,放電主要將離子源內的氣體電離,產生的氣體離子與溶劑分子反應產生溶劑離子,然后溶劑離子與樣品分子碰撞從而電離樣品分子。

圖1 APCI源原理圖

氣體幫助液體樣品汽化并將其帶入加熱器,溶液快速蒸發和去溶劑化,一定程度上減少了樣品的熱分解,形成的氣體樣品在探針的尖端后部被電暈針放電電離,基質溶液的電離發生在大氣壓下,因此分子自由程相對較短,具有較高的碰撞頻率,電離的效率較高,并且有助于溶液的汽化。除此之外,電暈放電也可以直接電離樣品,通過與其它自由基離子發生電荷交換或其它亞穩態物質反應完成。

1.2 大氣壓化學電離適用條件

APCI中樣品的電離是在氣相進行的,在大氣壓環境下,先由環境氣體電離,生成初級離子,再由初級離子與樣品溶液的溶液基質反應,生成次級離子,次級離子再將樣品分子電離。目前常用氮氣作為APCI中的緩沖氣體以及水分子的存在,最初的一系列反應通常為[3]:

(1)

(2)

(3)

H2O++H2O→H3O++OH·,

(4)

H3O++H2O+N2→H+(H2O)2+N2,

(5)

H+(H2O)2+H2O+N2→H+(H2O)3+N2。

(6)

環境氣體以及溶劑的質量通常對于APCI電離的電離能力具有較大程度的影響,產生的試劑離子數量很大程度上決定了能夠被電離的樣品物質的數量,因此APCI應該是對液體樣品的進樣速度及濃度有一定的依賴性,而且這種電離模式可以接受一個相對較大的流速。

在Kolakowski等對APCI正離子模式下的研究中[4-5],顯示了APCI源產生的粒子數量和類型是離子源內氣體和溶液之間的復雜變量,他們使用的Quattro APCI源使用不同的氣體進行實驗,觀察到具有最高質子親和性的物種能夠產生最穩定的離子,這與Dono等[6]研究濕空氣的APCI光譜時得到的結果類似。同時在使用過程中應該避免使用可能會對電暈針或其他結構造成損傷的氣體,例如氫氣、一氧化碳等。

而對于溶劑來說,樣品離子的產生是由樣品分子在氣相通過酸堿反應完成的,根據溶劑離子和樣品分子的相對質子親和力,溶劑離子可以通過質子轉移、提取或加合反應等,使樣品分子電離,生成分子類的離子。對于正離子模式,溶劑需要能夠提供質子,并且樣品分析物必須具有比溶劑氣體更高的質子親和力;在負離子模式時,溶劑氣體需要能夠提取質子或提供電子。通常指定質子化產生[M+H]+離子,去質子化產生[M-H]-離子。

APCI主要用于極性較弱的化合物,相對分子質量應在1 500 u內。雖然APCI在被測物電荷位置彼此分離的情況下也能夠獲得雙電荷離子,但通常只產生單電荷離子。由于分析物需要處于氣相才能發生電離,所以揮發性溶劑較為適合APCI,且APCI源需要對液體樣品先汽化,采用加熱器加溫,所以需要被測樣品具有一定的熱穩定性。

1.3 大氣壓化學電離源結構

質譜能產生的譜圖高度依賴于離子源的結構。離子源的結構如探針的溫度,探針與錐孔之間的相對位置以及電暈針的放電位置都會對電離效率及離子傳輸率造成一定程度的影響,因此不同的離子源結構是離子源的性能不同的關鍵因素。

Horning團隊使用的APCI源將使用的氣體流和液體流都進行加熱,該液體流通過位于錐孔旁邊的電暈放電電離[3]。Kebarle實驗室使用的Sciex taga6000 APCI源對通過電暈放電的氣流進行采樣,電暈放電到采樣孔的距離可以改變[7]。離子源內將純氮作為反吹氣,氣體流動方向與離子向質量分析儀運動方向相反。Kolakowski等使用的Quattro源使用三個同心加熱的氣體流,與加熱的液體流和離子的運動一致[4]。該離子源是部分密封的,并不直接向大氣開放,離子源內部氣壓稍大于大氣壓,多余的氣體會被排氣系統排出,因此源的氣體環境基本取決于所使用的溶劑和通過三種氣體流進入源的氣體。Krieger等[8]提出了一種直接入口探針的APCI源,通過溫度控制樣品汽化,在通入氣體的幫助下,可以直接對極少量的液體樣品或在不進行樣品制備的情況下對白芷和當歸中的香豆素進行鑒定,也體現了APCI源可用于復雜樣品的快速鑒定。Thermo的大氣壓電離離子源Ion Max NG和EASY-Max NG提供了一種可供方便更改電離模式的離子源結構,通過更改離子源上的探針,以及可拆卸的APCI電暈針和APPI光源,可以較簡便在ESI、APCI及APPI模式之間進行切換。Brecht等[9]在近些年設計了一種快速切換雙離子源,在大氣壓下,通過將ESI和APCI探針耦合在一個離子源內,通過六通閥控制液體樣品進入的探針,同時控制電壓和氣體流量,周期性的控制ESI和APCI的運行條件來達到快速切換電離模式的目的。

2 相關離子源及區別

大氣壓離子化技術主要包括直接電離、解吸電離和輔助解吸電離三種模式。本文僅討論直接電離技術,其中三種典型的大氣壓直接電離方法是ESI、APCI和APPI。由于不同電離方法的電離原理及過程存在區別,因此不同的分析物由于極性、熱穩定性等條件適用于不同的電離檢測方法。

2.1 電噴霧電離(ESI)

采用ESI為機理的大氣壓電離技術,離子主要由電化學過程和液滴中電荷聚集共同作用產生[10]。ESI的主要過程為探針內的液體在常壓下被施加一個強電場,在液體的流速較慢的情況下,強電場使得電荷聚集在探針尖端的液體表面,液體分散成液滴后將攜帶較高電荷量,同時在輔助氣體的幫助下,液滴經過一段被加熱的細管從而被蒸發,液滴逐漸收縮,單位體積的液滴所含的電荷進一步增加。在強電場的作用下,聚集較多電荷的液滴發生形變,當液體的表面張力不能支持在電荷斥力下維持液滴形狀時,液滴就就會被分解,形成更小的液滴,該過程不斷重復,直至樣品離子最終被解析或被噴射到氣相中[11-17]。ESI的簡要原理如圖2所示。

圖2 ESI源原理圖

2.2 大氣壓光致電離(APPI)

APPI源的原理如圖3,與APCI源的整體結構類似,溶液中的樣品由加熱器霧化,在輔助氣體的幫助下進入離子源腔內,蒸發后的樣品分子在光電離源(通常為紫外燈)的作用下,與光子發生一系列氣相反應,從而電離,APPI與APCI主要的區別是電離模式從電暈針提供電子換成了光電離源提供光子。通常使用的光電離源能提供的光子能量高于樣品的電離勢,但低于大氣氣體和所用溶劑的電離勢,這樣就能夠有針對性的對樣品分子進行電離,能很大程度上降低背景噪聲。通過使用摻雜劑,作為電離樣品的中間體,還可以很大程度上改變電離效率[18-20]。APPI可以同時電離極性和非極性物質,可以在檢測時分析更多的化合物,并且檢測過程中基質效應和相對離子抑制作用的影響較小,因此樣品的前處理步驟要求較小[21-22]。

圖3 APPI源原理圖

2.3 對比ESI、APCI和APPI

ESI不適宜使用強非極性樣品,因為此類樣品電荷感應效率低將會導致信號較弱,APCI和APPI處理這類樣品會取得更好的效果。APPI的一個主要特點是它能夠電離某些APCI和ESI無法電離的化合物,它是大氣壓電離技術的一個重要補充[23]。ESI在流速較低條件下工作較好,且對于溶液的濃度具有一定的敏感性[24]。在離子源中有大量的離子分子反應,對于未經過足夠前處理的復雜樣品,因為在大氣壓環境下電離源中的電離過程并不是特異的,所以可能會受到基質效應的影響例如離子抑制等,這種現象在電噴霧電離方法中尤其值得注意[25-27]。ESI方法產生的離子包含單電荷和多電荷,這與APCI基本上只產生單電荷離子有所差別。

Leito等[28],Oss等[29],Kruve等[30]分別建立了ESI在正離子和負離子模式下的電離效率表,隨之還有各種加合物的研究。Riin Rebane等[31]提出了APCI在正離子模式下的電離效率標度,有助于更好的理解APCI的機制,對于更好的選擇電離方式來應用具有積極的作用。通過比較在ESI和APCI中不同化合物的電離效率,結果表明APCI與ESI的電離機制相似度大于差異,且APCI電離過程可能存在多種電離機制同時運行[32],ESI的電離效率在數值上會稍好一些,因此ESI在檢測限方面可能占有一定的優勢,雖然APCI模式對極性化合物的響應比ESI模式低,但APCI模式在動態線性范圍、多矩陣定量精度、減少基質效應等方面有望優于ESI模式。此外,APCI可用于檢測不適合于ESI的化合物。

3 大氣壓化學電離源的應用

APCI主要應用于中極性到非極性化合物的電離,根據其電離模式,一般只產生單電荷離子,所以適用相對分子質量較低的化合物。在李中權等人關于質譜直接定量分析技術的應用進展[33]的文獻中記錄了數十種質譜分析技術的應用,其中就有提到APCI適用于香煙揮發性有害成分[34]和食用油中脂肪酸甘油酯[35]的檢測。近些年隨著液相色譜的進一步發展,APCI在應用方面的研究也逐漸增多,同時隨著實時分析需求的增加、樣品復雜變量影響等原因,APCI機制在快速檢測中的重要性再次提高,新型的基于APCI原理的離子源被不斷開發出來,以滿足研究和市場的需要。

3.1 氣體成分及含量檢測

氣體中的成分對于生態環境安全、工業氣體污染[36-37]以及高純氣體檢測[38]等方面都具有重要影響。例如二氧化碳或其它痕量氣體[39]的含量變化對全球氣候的影響是巨大的,溫室效應主要就是由二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等氣體的積累引起的,氣候的改變將很直接的影響人類及其它動植物的生存環境。

實驗研究中很多儀器需要在特定環境下才能正常工作,某些精密儀器需工作在干燥環境下,那么環境氣體中的濕度檢測[40]對儀器的正常工作就顯得尤為重要。濕度是指氣體中的水汽含量,大氣壓電離質譜法在測量氣體中的微量水分可以達到很高的靈敏度,且可靠性高。

高純氣體在半導體器件生產中既作為保護氣又充當原材料,重要性不言而喻,隨著半導體工業的發展,對氣體純度的要求也越來越高。大氣壓電離質譜法能在大氣壓條件下電離雜質,電離效率高,且具有極高的靈敏度,可以對高純氣體雜質進行有效監測。對于不同氣體,不同的雜質成分檢出限也不同[41],表1列出了大氣壓電離質譜對部分常用氣體進行檢測時多種雜質的檢出限。

表1 檢測氣體雜質的檢出限[41]

3.2 環境和食品檢測

環境決定性地影響動植物的生存,食物是人類生產生活中的重要組成部分,有些食品添加成分超過一定含量就會對食用者造成嚴重傷害,故對環境和食品中的有害性元素進行檢測是必不可少的。對某些環境或是人工制造的產物進行分析檢測,不僅對于安全防范具有重要作用,同時還影響到地區的經濟、文化發展,質譜技術的準確定性定量能力對于檢測這一類物質具有很大優勢。

以多溴聯苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)[42]為例,它有四溴、五溴、八溴聯苯醚等200余種同系物,作為一種阻燃劑常被添加到復合材料中。PBDEs具有一定的揮發性,可以擴散到空氣中,隨著氣流運動進行較大距離的傳遞。進入大氣中的PBDEs能通過大氣沉降向水體和土壤轉移,同時PBDEs親脂性強,化學性質穩定,不易被降解,能夠在生物鏈中被不斷富集。雖然PBDEs的急性毒性很低,但其慢性毒性卻很多,且主要能對神經系統造成損傷,干擾內分泌功能,并且有可能致癌,因此基于質譜法對PBDEs的精確檢測分析是非常有必要的。由于PBDEs極性比較低,一般情況下不適合用ESI電離,而采用APCI電離模式式可以有效地檢測PBDEs。溫泉等[43]建立了基于APCI的方法分析魚油中的多種PBDEs殘留,檢測的線性度好,相對標準偏差低,表現了APCI用于檢測該類物質結果準確,且方法簡單,重現性好。

食品的包裝影響到食品的儲存、傳遞等各個方面,對于罐裝食品,罐裝的涂料有可能將復雜的化合物釋放到儲存的食品中,對于這些潛在的化合物,通過APCI與氣相、液相色譜聯用的方式,可以很有效的進行檢測。Lestido Cardama等[44]應用APCI對罐頭食物聚合物涂層中潛在的揮發性和半揮發性遷移化合物進行了檢測,并能夠較好的檢測出化合物中的雙酚類物質。圖4為在液相色譜與APCI質譜聯用條件下,部分化合物在0.1 mg/L條件下的混合溶液得到的質譜圖。

圖4 0.1 mg/L混合溶液的LC-MS/MS色譜圖[44]

亞硝胺用于肉制品的保存具有悠久的歷史,目前也仍作為一種防腐劑被使用,但其在肉制品中會發生化學反應從而產生些許毒性物質,其含量與食用者患上癌癥類疾病的聯系存在一定的關聯,因此對該類物質的檢測是相當重要的。Herrmann等[45]建立了一種高靈敏、有選擇性且通用的大氣壓化學電離方法,對肉制品中的揮發性亞硝胺和非揮發性亞硝胺含量進行檢測。應用APCI檢測方法,朱銘立等[46]對烘焙咖啡中丙烯酰胺進行分析,張耀利等[47]建立了食用油中甘油三酯的直接分析檢測方法等等。除此之外國內外學者還應用APCI方法對日常生活中的多種食品進行了檢測。

3.3 公共安全檢測

地鐵機場等人員密集,人流量大的場所對于安全性的要求很高,為防止恐怖事件的發生,因此爆炸物等危險物品的痕量檢測至關重要。用于檢測的儀器需要滿足無需樣品前處理即可完成復雜基質中目標化合物的定性或定量分析;爆炸物爆炸還可能造成地下水和地表水污染,其衍生物的毒性也會存在一定程度的公共健康風險,因此對檢測方法的靈敏度與選擇性有較高要求。Chen等[48]利用DAPCI技術檢測了布料表面的痕量RDX及TNT爆炸物,并用二級質譜驗證檢測結果,爆炸物在二級質譜檢測中的最低檢測限可達pg級。Badjagbo等[49]開發并驗證了一種檢測方法,通過串聯質譜,應用激光二極管熱脫附技術與APCI技術,不需要復雜的預處理或是色譜分離步驟,能夠直接對水中的痕量爆炸性化合物和殘留物進行分析。方法以氯化銨(NH4Cl)作為添加劑,整體檢測靈敏度高,選擇性好,且分析方法簡單快速,圖5為該方法檢測添加了多種爆炸性化合物的圣勞倫斯河水樣本的質譜圖。其中TNT為2,4,6-三硝基甲苯,DNT為二硝基甲苯,PETN為季戊四醇四硝酸酯,NG為硝化甘油,RDX為環三亞甲基三硝胺,HMX為環四亞甲基四硝胺。

圖5 添加TNT、DNT、RDX、HMX、NG、PETN(10 μg/L、20 μg/L)和NH4Cl(0.5 mm)的圣勞倫斯河水樣的典型質譜圖[49]

安捷倫公司研究了常見有機炸藥在APCI離子源下的飛行時間質譜定量檢驗方法,除硝基苯等少數樣品外,22種有機炸藥均有理想的分辨率和重現性。

表2 8種物質的日內、日間變異系數(cv)和方法回收率[51]

3.4 藥品成分檢測與臨床醫學研究

藥品的質量以及藥物的創新研發關系到人類與生態環境的健康發展。質譜技術的快速分析能力,可以提高藥品質量控制及研發的效率。藥物在體內經過復雜的生物轉化過程,它包括藥物在體內的吸收、分解、代謝轉化等。不同的離子化技術對不同性質樣品的靈敏度具有差異,對弱極性的藥品,APCI技術具有較高的離子化效率,對大多數藥品,APCI均顯示出較高的靈敏度[52]。王也牧等[53]使用串聯質譜描述了APCI可應用于生物樣品手性藥物立體選擇性定量測定。姚枝玉等[54]在文章LC-MS法分析研究依達拉奉中有關物質中描述了將APCI用于依達拉奉中有關物質的分析,為其藥品質量控制提供了重要手段。徐友宣等[55]應用大氣壓化學電離源和液質聯用技術(LC-APCI-MS)對小分子藥物在人體內的代謝進行了研究,其結果表明了該技術可以準確的測定小分子藥物在人體內的代謝產物,且對樣品的前處理過程要求不高,提供了一種不作前處理的代謝產物檢測思路。

鄧晶晶等[56]綜述了液質聯用技術在研究藥物代謝中的應用,主要包含中藥、抗菌藥物等多種藥物及其代謝物的分析檢測。王璐璐[57]綜述了液相色譜-質譜聯用技術在藥物分析中的應用中,著重列舉了其在定性定量兩大方面的應用,并對幾種聯用技術做了簡單的比較。He[58]等驗證了液相色譜-串聯質譜的方法,能夠提高測定時的選擇性和靈敏度,并將其應用于同時測定血漿和腦脊液中的R-巴氯芬和S-巴氯芬及其代謝物。在APCI的條件下,達到良好的選擇性、準確性、可靠性等優勢,并將該方法成功應用于臨床人體血漿和腦脊液藥代動力學研究。圖6為(a)巴氯芬、(b)巴氯芬-d4和(c)CHBA代謝物在正、負大氣壓化學電離(APCI)模式下的質譜圖,在正模式下,巴氯芬和氯芬-d4的前驅體離子峰分別位于質荷比214.10和218.10處,CHBA代謝物在負離子模式中顯示質荷比213.15為前體離子峰。

圖6 巴氯芬、巴氯芬-d4和CHBA代謝物在正、負離子模式下的質譜圖[58]

液質聯用技術在藥學研究方面的應用越來越廣泛,憑借APCI技術在藥物檢測方面的優勢,將對藥物研究以及臨床醫學的發展起很大的推動作用。

3.5 動植物組織成分研究

所有動植物都是基于細胞組織成長發展的,任何組織成分內的細微變化都有可能對個體產生巨大影響,表型類似的物質在組織結構內也可能具有很大差異。對動植物組學的研究對于了解動植物組織結構,深入挖掘生物功能信息以及研究組織代謝、變異等過程及原理具有重要作用。

Katherine等[59]研究了橄欖樹中,包括葉、莖、種子等八種樣品,使用高分辨質譜通過對比ESI和APCI在液質聯用和氣質聯用模式下鑒定了約150種化合物,揭示了APCI技術在研究物質代謝物方面也具有獨特的優勢。其中在LC-APCI-MS負離子模式下非常適合電離五環三萜酸,在正離子模式下對甾醇和生育酚電離效果較好。GC-APCI-MS對于測定單酚類和脂肪酸相關分析物具有較好效果。通過高效的液質、氣質聯用技術以及ESI和APCI進的應用,對橄欖樹及其次生代謝產物的全面檢測分析,并提供了其植物化學分布的可靠信息。圖7顯示了使用ESI和APCI源在不同模式(正離子或負離子)下和色譜(GC和LC)組合檢測,對不同化合物類的歸一化區域圖。圖8為LC-APCI-MS平臺下,對橄欖油中所確定的化合物進行的分析。

圖7 從橄欖油中發現的化合物的面積匯總[59]

圖8 橄欖油中化合物的質譜圖[59]

程紅艷[60]采用高效液相色譜-大氣壓化學電離多級質譜聯用技術,對滸苔種的葉綠素及其衍生物進行了快速鑒別分析,并對其中的質譜裂解規律進行了研究,為滸苔種的葉綠素及其衍生物的降解規律提供了科學依據。陳萬東等[61]利用高效液相色譜,在APCI正離子模式下對鼠類糞便中類固醇的定性及定量測量,實驗結果表面在進行合適的前處理情況下,配合其它生物化學方法,可以做到對檢測目標高度專一及高靈敏度的分析。

3.6 其它應用

大氣壓化學電離技術的應用不局限于上述的幾個方面,在痕量元素、微量營養素檢測、體內激素檢測、遺傳病檢測、蛋白質組學及其代謝等方面的檢測都有廣泛的應用[62-65]。在化工工業方面,如利用APCI與GC串聯對二惡英進行定性和定量的能力也被充分的證明[66],除此之外,石油化工如機油檢測等方面也已經廣泛的使用APCI技術[67]。此外還有衛生預防、動植物保護、資源開發利用等等領域都得到了廣泛的發展,它已經滲透進了人類生活和研究的各個方面,各行各業都有它發揮所長的位置。

4 總 結

離子化技術的進步、樣品制備方法的優化,以及質量分析器分辨率和靈敏度的提高,都將使質譜分析技術成為備受期待的檢測方式。當前大氣壓化學電離技術已經被廣泛應用在社會生活、科學研究等多個方面。大氣壓化學電離技術對復雜樣品的分析有很高的靈敏度和選擇性,可對感興趣的化合物進行特異性分析。根據其電離機制,可以保存偽分子離子信息,在識別未知化合物方面具有重要意義。雖然大氣壓化學電離技術在檢測物質選擇方面有所限制,但結合當前已有的各類轉化、分離及定性定量等技術,在提高特定化合物的檢測靈敏度、速度等方面都具有重要研究價值。針對不同的分析物,或者復雜的樣品物質,將會有不同的樣品前處理過程以及不同的分析技術相結合,來達到最優的質譜分析條件。通過與電噴霧電離等技術的互補,大氣壓電離技術的分析能力將更加全面,將在分析檢測中占據越來越重要的作用。除此之外,樣品的快速分析需求也越來越多,直接定量定性分析技術,及不需要或極簡前處理的情況下直接對樣品進行檢測分析的分析技術也成為質譜技術發展的一種趨勢,APCI技術也因此被不斷創新應用。隨著研究需要的增加,新型的離子源開發也是當前的研究熱門,基于APCI這一電離原理的新技術也必將不斷出現。