電子電離（Electron ionization，EI），也稱為電子碰撞電離和電子轟擊電離，是用于鑒定給定有機化合物的最有效的質(zhì)譜方法之一的基礎(chǔ)。它是一種電離方法，其中高能電子與固相或氣相中的原子或分子相互作用而產(chǎn)生離子。由于該技術(shù)使用高能電子來產(chǎn)生離子，因此被認為是硬電離方法（高碎片化）。這會導(dǎo)致廣泛的碎裂，從而有助于未知化合物的結(jié)構(gòu)測定。EI可用于分子量小于600的有機化合物分析。此外，當與各種分離方法結(jié)合時，使用電子電離技術(shù)還可檢測到其他一些固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的熱穩(wěn)定和揮發(fā)性化合物。

電子電離EI的原理

通常，離子源將樣品轉(zhuǎn)換為離子，加速離子并將離子聚焦成離子束，離子束通過狹縫進入質(zhì)量分析器。獲得電場或磁場中不同離子的行為差異，通過質(zhì)荷比分離離子獲得質(zhì)譜，通過分析質(zhì)譜獲得樣品的定性和定量結(jié)果。

EI源一般由陰極（燈絲）、離子室、電子接收器和一組靜電透鏡組成。在高真空條件下，向燈絲上施加電流以發(fā)射電子，并且電子從燈絲加速到電子接收端。在此過程中，樣品分子在離子室中與電子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致樣品分子電離或碎裂成碎片。為了穩(wěn)定產(chǎn)生的離子流，通常將電子束的能量設(shè)置為70 eV，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的標準質(zhì)譜。

被分析的氣體或蒸氣進入儀器的離子源并被轉(zhuǎn)換為離子。電子由一個直熱式陰極（由多用途導(dǎo)線制成）發(fā)射，在電離室（正極）和陰極（負極）之間施加直流電壓（70 V），使電子加速進入電離室。當這些電子轟擊電離室中氣體（或蒸氣）中的原子或分子（M）時，原子或分子（M）將失去電子變成正離子或分子離子（M +）。分子離子繼續(xù)受到電子轟擊，使一些化學(xué)鍵斷裂，或?qū)е轮嘏牛运矔r速率斷裂成多個碎片離子或正離子。

經(jīng)典的EI方法有許多優(yōu)點：

1. EI是非選擇性電離，只要樣品可以汽化即可被電離；

2. EI具有高電離效率和靈敏度；

3. EI譜提供了豐富的結(jié)構(gòu)信息，是化合物的“指紋”。

但EI也有一些缺陷：

1. EI源不適用于揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定的樣品；

2. 一些化合物在EI模式下易碎，不能給出準確的質(zhì)譜圖；

3. EI法只能檢測正離子，而不能檢測負離子。

EI的應(yīng)用

EI是最早用于質(zhì)譜分析的離子源之一，被廣泛用于儀器分析中。GC-MS與EI關(guān)聯(lián)，可用于分析小分子、揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性和汽化的化合物。GC-EI-MS可用于分析生物液體、有機物元素、農(nóng)藥殘留等。例如，GC-EI-MS用于蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)研究，其測量的d-苯丙氨酸含量非常低，表明在人類蛋白質(zhì)合成研究過程中組織蛋白質(zhì)中的氨基酸富集。EI也可以用于有機物的元素分析，電子電離高分辨率質(zhì)譜儀（EI-HRMS）可以用于有機分子（而不僅僅是單個離子）的元素分析（EA）。EI-HRMS通過測量元素與總有機質(zhì)的比例來確定有機元素的類型，如氧/碳（O/C），氫/碳（H/C），氮/碳（N/C）以及有機質(zhì)與有機碳之比（OM / OC）。通過單次進樣分析，GC-EI-MS可應(yīng)用于單次注射分析確定新鮮食品中的農(nóng)藥殘留。