当我们思考关于现代科学和技术的伟大突破时，质谱学可能并不是大众熟知的一个名词，然而，它却在过去一个多世纪中对我们的理解和应用范围产生了深刻的影响。质谱学，作为一门独特的科学领域，旨在解析和测定物质的组成和结构，它的历史充满了科学家的探索和创新，从19世纪末的初步实验到21世纪的现代仪器和技术。

      从J.J. Thomson的早期质谱研究到Wolfgang Paul和John Bennett Fenn的离子技术创新，质谱学一直是科学界的关键工具，对各种领域的研究产生了深远影响。质谱学不仅推动了科学研究的发展，还在医学、环境科学、制药工业、食品安全和法医学等领域发挥了重要作用。它为我们提供了分析和识别物质的精确方法，有助于解决各种问题和挑战。从早期的实验室探索到现代的质谱仪器，质谱学的历史充满了启发和创新，引领我们进入一个更加深刻、精确和富有挑战性的科学时代。

Francis Aston和他的质谱仪

图1. 因为质谱有关的诺贝尔奖项获得者

• J.J. Thomson (1906) - 英国物理学家J.J. Thomson因为他对电子的质谱研究以及对带电粒子性质的重要贡献而获得了诺贝尔物理学奖。
• Francis Aston (1922) - 英国化学家Francis Aston因使用质谱仪测定非放射性元素的同位素而获得了诺贝尔化学奖。
• Ernest O. Lawrence (1939) - 美国物理学家Ernest O. Lawrence因他的工作在核物理领域，包括对回旋加速器的开发，以及用于同位素分离的Calutron而获得了诺贝尔物理学奖。
• Wolfgang Paul (1989) - 德国物理学家Wolfgang Paul因他对离子阱技术的贡献而获得了诺贝尔物理学奖。John Fenn - John Bennett Fenn 被授予2002年的诺贝尔化学奖，以表彰他对生物质谱学的贡献。他是因为他的开创性工作，特别是对于"soft desorption ionization methods"（软解吸离子化方法）的开发而获奖。这些方法对于质谱分析生物大分子（如蛋白质）非常重要，因为它们允许这些分子在质谱仪中被更加温和地离子化，使其更容易进行分析。
• Koichi Tanaka 田中耕一，也因为其在质谱学领域的突出贡献而于2002年获得了诺贝尔化学奖。他的工作涉及到新的离子化方法，被称为"ultra fine metal plus liquid matrix method"（超细金属加液体基质法），该方法在离子化大分子方面取得了重大突破，使生物质谱学得以发展。

  质谱的发展历史

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图2.阿斯顿1919年制作的第三台质谱仪的复制品

图3. 这张照片展示了Mass Spectrometer 9（MS-9）在位于得克萨斯州贝敦的汉布尔石油和炼油公司研发部实验室的安装过程。照片中出现的人员，从左至右，分别是：亨利·厄尔·兰普金（汉布尔石油和炼油公司的质谱仪专家）、奈杰尔·宾（Associated Electrical Industries的安装工程师）、乔·丹尼尔斯（汉布尔石油和炼油公司的电子工程师）以及彼得·达默斯（Associated Electrical Industries的工程师实习生）。这台MS-9质谱仪由英国曼彻斯特的Associated Electrical Industries（AEI）制造，是首台安装在美国的质谱仪。在汉布尔石油和炼油公司，它被用于通过精确测量百万分之一的质量，来识别石油中的复杂烃类、硫、氮和氧化合物。

• 美国田纳西州橡树岭Y-12工厂的Caultron质谱仪（摄于1945年）

  质谱离子源的发展历史

   质谱离子源是质谱仪的一个关键组件，用于将样品中的分子或原子转化为离子以进行质谱分析。下面是质谱离子源的发展历史的简要概述：

• 热释离子源（1920s-1930s）：早期的质谱仪使用了热释电子离子源，其中通过加热样品使其释放电子，然后这些电子被聚焦为电子束，用于离子化样品分子。这是质谱离子源的早期形式。

• 电子轰击离子源(EI)（1930s-1940s）：电子冲击离子源引入了电子冲击离子化技术，其中高速电子与气体或样品分子碰撞，将它们离子化。这种技术被广泛应用于质谱分析，直到今天仍然使用。

• 化学离子源(CI)（1950s-1960s）：在这一时期，化学离子源（如化学电离源和化学反应源）开始得到广泛应用。这些源使用化学反应来选择性地离子化样品中的特定化合物，增强了质谱的选择性和灵敏度。

• 飞行时间质谱仪离子源（TOF)（1940s-1950s）：飞行时间质谱仪引入了一种新型离子源，它利用离子在电场中的飞行时间来测量质谱。这种技术允许对分子的质量进行非常精确的测量。

• 大气压化学离子源（Atmospheric Pressure Chemical Ionization）离子源是质谱仪的一种离子化技术，它的发展历史可以追溯到20世纪70年代。以下是APCI离子源的历史发展：APCI的起源可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们开始研究大气压下的质谱离子化技术。早期的研究主要集中在气相色谱-质谱联用（GC-MS）领域。

• 基质辅助激光解吸离子源：（MALDI,Matrix-assisted laser desorption/ionization）（1980s-1990s）：MALDI是一种特殊类型的激光解吸离子源，被广泛用于生物质谱学。它允许非常大的生物分子（如蛋白质和多肽）进行质谱分析。

• 电喷雾离子源（ESI)（1990s-2000s）：电子喷雾离子源是一种用于高分辨率和高灵敏度质谱的离子源，特别是在液质谱和飞行时间质谱中。

  

     结语：质谱离子源的不断发展和创新推动了质谱学领域的前沿研究，为分析和识别各种物质提供了强大工具。不同类型的离子源被设计和优化，以满足不同样品类型和分析要求，从而在科学、医学、环境和工业等领域中得到广泛应用。质谱学和质谱离子源的历史告诉我们，科学是一个不断进化和前进的领域。每一位贡献者和创新者都为扩大我们的知识边界和改善我们的生活贡献了自己的一份力量。在质谱学的世界里，探索和发现的旅程永无止境，我们期待着未来的科学家继续推动这一领域的前沿，为人类知识的扩展作出贡献。质谱学，作为一门精密、强大和令人着迷的科学，将继续引领我们进入更深刻、更精确的科学时代。

主要参考资料来源：https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_mass_spectrometry

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