化学反応によるソフトイオン化

化学反応によるソフトイオン化（SIRT）は、常圧下で小型有機化合物をイオン化する手法です。質量分析計（MS）におけるイオン生成に用いられます。

この技術はしばしばSICRITと略され、これはPlasmion GmbHの商標であり^{[ 1 ]} 、同社は2020年代にこの技術を商業化した^{[ 2 ] 。}

Sicritは、誘電体バリア放電と呼ばれる技術によって分子をイオン化します。このプロセスでは、誘電体で隔てられた2つの電極間に放電を発生させます。電極は、銅管内に配置されたステンレス鋼管で、薄い石英管で隔てられています。イオン化される分子を含むサンプルは、電極を隔てる石英管内を流れます。電極に電圧を印加すると、結果として生じる放電によって低温プラズマが発生し、サンプルがイオン化されます。^{[ 3 ]}

DART、DAPPI、DESI などの他の環境イオン化法とは異なり、SICRITは質量分析計の入口システムと直接直列に接続され、連続フローで行われる。

この過程におけるイオン化につながるいくつかの反応経路が特定されている。^{[ 4 ]}

• ヒドロニウムクラスターを介したプロトン移動は、スプレーベースの方法と同様である（c. ESI）。
• ヒドロニウムクラスター機構は化学的方法と同様である（APCI参照）。
• ラジカルカチオン経路：ガス、溶媒、分析対象物の初期電子イオン化の後、生成されたラジカルカチオンは、溶媒などの他の反応物から水素原子を引き抜くことによって安定化され、主にプロトン化された分子が生成される。
• 反応性種と紫外線（光電離）を介して電荷移動が起こる反応経路。

具体的な反応経路に関わらず、イオン化の過程ではほぼ例外なくプロトン化された種[M+H]+が生成される。

イオン化の際に分析対象物質がプラズマと直接接触するのではなく、反応性種と紫外線照射を介して電荷移動が起こるため、分子はそのままの状態で維持され、断片化が回避されます。したがって、SICRITは非常に「穏やかな」イオン化法と言えます。

SICRIT技術は、試料供給とイオン化プロセスを分離します。フロー原理により、試料は質量分析計（MS）入口後方の高真空領域に直接引き込まれ、入口への経路でイオン化されます。電極形状は、所定の物理パラメータ（圧力、点火電圧、気体定数、パッシェンの法則参照）の下で、プラズマ媒体に対する柔軟性が確保されるように選択されています。これにより、大気中でも安定した低温プラズマを生成できます。最もシンプルな用途では、大気を直接分析することが可能です。

フローイオン化法では、質量分析法で最も一般的に用いられる噴霧法（ESI、APCIなど）と比較してイオン損失が大幅に低減されるため、高いイオン透過率が得られます。その結果、これらの方法と比較して感度が向上します。

フローイオン化法を用いることで、試料前処理を必要とせずにリアルタイム測定が可能になります。特に揮発性有機化合物分析などの簡易スクリーニング用途では、従来の試料前処理（粉砕、抽出、精製など）が不要になるため、容易に実施できます。

プラズマイオン化における多様な反応経路は、イオン化可能な物質の範囲を広げます。これは、単一の反応経路しか許容しないイオン化方法と比較して、より広い極性範囲の分析対象物をカバーでき、ヘキサンなどの非極性物質もイオン化できることを意味します。

低フラグメンテーションイオン化により、プロトン化された[M+H]+種として分子量に基づいて同定することが可能です。これは、非ターゲット分析用の飛行時間型質量分析計（TOF-MS）やOrbitrap-MSなどの高分解能質量分析計と組み合わせると特に有用です。これらの分析では、サンプルの物質スペクトル全体が分子の正確な質量に基づいて取得されます。^{[ 5 ]}

したがって、SICRITは液体クロマトグラフィー（LC）とガスクロマトグラフィー（GC）の両方と組み合わせて使用​​できます。これにより、同じ質量分析計でLC-MSとGC-MSの両方の分析を実行でき、通常は機器的に分離されているこれらの分離・検出方法からのデータを比較するための統一データベースを構築することが可能になります。