CN102243980B

CN102243980B - 大气压下离子枪

Info

Publication number: CN102243980B
Application number: CN 201010176209
Authority: CN
Inventors: 辛斌; 马力坡; 王光辉
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: CN102243980A

Abstract

本发明公开一种大气压下离子枪，包括液体导入接头、导电导液件、连接接头、连接件、透明管、喷雾毛细管、辅助气体导入管和金属电极；所述液体导入接头、所述导电导液件、所述连接接头、所述连接件、所述透明管顺次连接，用于传输从所述液体导入接头导入的液体，所述导电导液件和所述金属电极分别具有用于电连接外部电源的电极接头，所述喷雾毛细管穿过所述连接件和连接接头的内部并与所述导电导液件相连接，所述辅助气体导入管穿入所述连接件的腔体内以提供辅助气体，所述金属电极与所述透明管相连接，所述金属电极的端口作为所述离子枪的枪口。

Description

大气压下离子枪

技术领域

本发明涉及质谱分析领域，尤其涉及一种大气压下离子枪。

背景技术

离子源是质谱仪的重要组成部分，其作用是将欲分析样品分子电离并使其形成气相离子，然后将气相离子送入质量分析器进行检测，从而对样品进行定性、定量分析。目前，质谱仪的离子源主要有电子电离源、快原子轰击源、基质辅助的激光解析/电离源、大气压化学电离源、电喷雾电离源等。

电喷雾电离(Electrospray Ionization，ESI)是一种软电离技术，相对于其他电离技术而言，它具有基本上不产生碎片离子、容易形成多电荷离子、便于与液相色谱、毛细管电泳等分离技术联用等优势。图1是电喷雾电离原理的示意图：毛细管10与相对的锥孔电极20(或厚壁金属毛细管)之间加有直流高电压(约3kV)，样品溶液由毛细管10流出，在高压电场的作用下，发生喷雾，形成带电的液滴30，液滴30中溶剂蒸发，液滴30缩小，液滴30中电荷的库仑力增大，使液滴30发生分裂，形成更小的液滴30，此过程连续发生多次，当液滴30小到约十纳米时，液滴30中样品分子可转化成气相离子40，这些气相离子40被送到质谱仪的质量分析器进行分析，得到样品的质谱图。为了提高样品分子的离子化效率，毛细管10与锥孔电极20的轴线可成90°，或根据观测灵敏度调节此角度。在目前的商品质谱仪上，锥孔电极20是坐落在质谱仪的主机上，而毛细管10为可移动的喷雾头。

为了提高离子质量的测定准确度，需要采用内标法。为此，目前商品质谱仪采用双喷头，一个输送样品溶液，另一个输送内标物。由于双喷头共用同一个锥孔电极，因而产生严重的相互干扰，难于使用。近年，出现用双喷头，同时用坐落在质谱仪主机上的两个分开的锥孔电极，分别将样品离子和内标物离子引入质量分析器，虽然可行，但结构较复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中因共用锥孔电极而导致的干扰的缺陷，提供一种结构简单、使用方便的大气压下离子枪。

一种大气压下离子枪，该离子枪包括液体导入接头、导电导液件、连接接头、连接件、透明管、喷雾毛细管、辅助气体导入管和金属电极；所述液体导入接头、所述导电导液件、所述连接接头、所述连接件、所述透明管顺次连接，用于传输从所述液体导入接头导入的液体，所述导电导液件和所述金属电极分别具有用于电连接外部电源的电极接头，所述喷雾毛细管穿过所述连接件和连接接头的内部并与所述导电导液件相连接，所述辅助气体导入管穿入所述连接件的腔体内以提供辅助气体，所述金属电极与所述透明管相连接，所述金属电极的端口作为所述离子枪的枪口。

该离子枪将通常坐落在质谱仪主机上的电极移到枪内，当在导电导液件和金属电极之间加上直流高压时，在该离子枪内发生喷雾，形成带电的雾滴，用辅助气体气流把带电雾滴带出枪外，这些带电雾滴在被抽入质量分析器的过程中形成气相离子。这种离子枪可独立工作，因此使用双离子枪时，可互不干扰地产生样品离子和内标物离子，这些离子可同时被抽入质量分析器，构成含有样品离子和内标物离子的质谱图，从而能用内标物离子的准确质量来校准样品离子的质量，使样品离子的质量测定准确度得到极大地提高。该大气压下离子枪可用于目前市场上不同商家的不同型号的质谱仪，如离子阱、四极杆、磁式质谱和飞行时间质朴等，有很好灵敏度和稳定性。此外，该离子枪还可用于分子-离子和离子-离子等多种反应的研究。

附图说明

图1为电喷雾电离原理的示意图；

图2是本发明大气压下离子枪的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的说明书和权利要求书中，以下术语将根据以下定义来使用。

术语“绝缘管”指的是基本不传导电流的材料。典型的绝缘材料表现出小于大约10^-5的电导率，并且优选地小于大约10^-5西门子/cm。

术语“地”或“地电势”指的是本领域普通技术人员一般理解的意义。地是电子系统或电气系统的组合的参考电势或零电势。

术语“离子”在其传统意义上被使用，意指带电原子或分子，即包含的质子和电子数目不等的原子或分子。正离子包含的质子多于电子，而负离子包含的电子多于质子。

下面结合附图来对本发明大气压下离子枪进行描述，其中类似部件用类似标号指示。附图不是按比例绘出的，为了清晰呈现，某些尺寸可能被放大。

如图2所示，本发明大气压下离子枪200包括：液体导入接头210、导电导液件290、连接接头230、连接件280、透明管250、喷雾毛细管270、辅助气体导入管240和金属电极260；其中，液体导入接头210、导电导液件290、连接接头230、连接件280、透明管250顺次连接，用于传输从液体导入接头210导入的液体，导电导液件290和金属电极260分别具有用于电连接外部电源的电极接头，喷雾毛细管270穿过连接件280和连接接头230的内部并与导电导液件290相连接，辅助气体导入管240穿入连接件280的腔体内以提供辅助气体，金属电极260与透明管250相连接，金属电极260的端口作为所述离子枪的枪口。

图2中的液体导入接头210形成了液体导入口，在该液体导入口处接上口径相符的细管就能够从例如液相色谱仪、流注射器、注射泵、灌输泵或其他样本引入装置(未示出)以一定流速稳定地向离子枪导入液体样本。其中，液体样本的流速可以位于30-60微升/小时范围内。当离子枪200工作时，导电导液件290连接直流高压电源、金属电极260接地线，这样就能够在喷雾毛细管270的下端口和金属电极260之间形成高压电场，在该高压电场的作用下，经由喷雾毛细管270流出的液体样本发生喷雾，产生大量的带电雾滴和离子，从辅助气体导入管240进入的辅助气将带电雾滴和离子送出离子枪200。其中，辅助气体的压力可以为0.1MPa。当直流高压电源为负高压电源时，从离子枪200的枪口喷出正离子；当直流高压电源为正高压电源时，从离子枪200的枪口喷出负离子。

应当注意的是，导电导液件290的电极291可以从导电导液件290的任何位置处引出，例如，从导电导液件290的上部、中部或下部引出。金属电极260的电极261可以从金属电极260的任何位置处引出，例如从金属电极260的上部、中部或下部引出。

本发明离子枪200在使用时所连接的直流高压电源通常为1000至4000V的高电压，所以本发明还包括包裹在导电导液件290外表面上的耐高压绝缘管220，从而避免使用者受到伤害。所述绝缘管220可由绝缘性能良好的高分子聚合物，如聚四氟乙稀等制成，也可以使用复合或多层材料制成。

所述辅助气体可为氢气、氮气、CO₂或惰性气体等中的一种或多种，辅助气体的压力可为0.1MPa左右。

此外，导电导液件290两端的连接头分别与液体导入接头210和连接接头230相匹配，例如，均可用毛细管液相色谱标准连接头，这样就可以尽量减小液体死体积的产生。而且导电导液件290的中心具有与喷雾毛细管270同轴的圆形通道，以利于液体流入喷雾毛细管270。应当理解的是，除了圆形通道，导电导液件290中的通道也可为其他形状，例如长方形、正方形等。

另外，连接件280与连接接头230可以镶嵌方式或螺纹连接的方式或其他适当的方式相连接，喷雾毛细管270穿过连接接头230和连接件280的中心孔连接到导电导液件290的圆形通道。其中，喷雾毛细管270的内径可以位于25μm至50μm范围内，外径位于150μm至370μm范围内。喷雾毛细管270通常可由玻璃或金属制成。

连接件280和连接接头230均可采用在使用状况下不会明显降解、腐败的不导电材料制成。

透明管250紧密套在连接件280上并可沿着连接件280滑动，用以调节优化电喷雾的效果和稳定性。透明管250可由玻璃制成。

金属电极260可为圆筒形部件并通过螺纹与透明管250连接。金属电极260可用不锈钢或铜制成。应当理解的是，金属电极260也可为圆锥形部件或其他形状的部件。

以上已经结合本发明优选的实施例对本发明进行了描述，但以上所述仅为示例性的，而不希望其限制本发明的范围。

Claims

1.一种大气压下离子枪，该离子枪包括液体导入接头（210）、导电导液件（290）、连接接头（230）、连接件（280）、透明管（250）、喷雾毛细管（270）、辅助气体导入管（240）和金属电极（260）；

所述液体导入接头（210）、所述导电导液件（290）、所述连接接头（230）、所述连接件（280）、所述透明管（250）顺次连接，用于传输从所述液体导入接头（210）导入的液体，所述导电导液件（290）和所述金属电极（260）分别具有用于电连接外部电源的电极接头，所述喷雾毛细管（270）穿过所述连接件（280）和连接接头（230）的内部并与所述导电导液件（290）相连接，所述辅助气体导入管（240）穿入所述连接件（280）的腔体内以提供辅助气体，所述金属电极（260）与所述透明管（250）相连接，所述金属电极（260）的端口作为所述离子枪的枪口。

2.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述导电导液件（290）两端的连接头分别与所述液体导入接头（210）和连接接头（230）相匹配，而且所述导电导液件（290）的中心具有与所述喷雾毛细管（270）同轴的圆形通道。

3.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述离子枪还包括包裹在所述导电导液件（290）外表面上的绝缘管（220）。

4.根据权利要求3所述的离子枪，其中，所述绝缘管（220）由聚四氟乙烯制成。

5.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述连接件（280）与所述连接接头（230）以镶嵌方式连接。

6.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述喷雾毛细管（270）的内径为25μm至50μm，外径为150μm至370μm。

7.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述透明管（250）套在所述连接件（280）上。

8.根据权利要求1所述的离子枪，其中，所述金属电极（260）为圆筒形部件并通过螺纹与所述透明管（250）连接。

9.一种利用权利要求1-11中任一项权利要求所述的离子枪产生离子的方法，该方法包括：

将所述导电导液件（290）与直流电源连接，将所述金属电极（260）与地线连接；

通过所述液体导入接头（210）导入液体样本；

通过所述辅助气体导入管（240）导入辅助气体；

在所述喷雾毛细管（270）的端口和所述金属电极（260）之间的电场使得经由所述喷雾毛细管（270）流出的液体在所述的离子枪内发生喷雾，形成带电雾滴和离子；

所形成的带电雾滴和离子在所述辅助气体的包裹下由所述离子枪的枪口喷入质谱仪。