CN102263007A

CN102263007A - 一种基于多级杆的质子转移离子源装置

Info

Publication number: CN102263007A
Application number: CN2011101837575A
Authority: CN
Inventors: 程平; 陈应; 董俊国; 高伟; 傅忠; 周振
Original assignee: KUNSHAN HEXIN ZHIPU TECHNOLOGY CO LTD; University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: KUNSHAN HEXIN ZHIPU TECHNOLOGY CO LTD; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种基于多级杆的质子转移离子源装置，包括一真空腔，所述真空腔的前端设有质子供体引入通道和供样品分子、载气引入的载气引入通道，后端设有载气引出通道和离子束引出通道，所述真空腔内设有漂移管，所述真空腔内在漂移管之后还设有多极杆，所述多极杆连接有高压射频电源。本发明通过在质子转移反应区之后设有一多极杆，导入的质子供体与伴随载气加入的待测分子在质子反应区反应完后，由高压射频电源驱动多极杆对离子束进行调节，使离子束变小，便于离子束的传输；本发明装置改善了对离子束的提纯效果，减少了离子束中的中性分子，提高了质子转移离子源的离子化效率，减轻了离子源对质谱分析器的污染。本发明可应用于离子传输领域。

Description

一种基于多级杆的质子转移离子源装置

技术领域

本发明涉及离子传输领域，尤其是一种基于多级杆的质子转移离子源装置。

背景技术

质谱是对分子结构分析最精确的方法之一，可用来对未知物进行定性分析和对混合物中已知组分进行定量检测。离子源是质谱仪的关键部分，最常用的离子源为EI（electron ionization）源，它采用高能电子束轰击样品使样品发生电离，原理如下：

Figure 2011101837575100002DEST_PATH_IMAGE001

M⁺可继续断裂并进行分子重排，形成多种碎片离子。EI源的电离效率高，重复性好，并已有完整的谱库，是目前使用最广泛的离子源。由于EI源的碎裂通道较多，对于混合未知物的解谱非常困难。为了解决这一问题，产生了一系列的软电离（soft ionization）方法。

化学电离（chemical ionization，CI）是在EI源的基础上发展的一种典型的软电离的方式。它通过引入一种反应气体(通常是甲烷等)，使电子首先电离反应气体分子形成离子，这些离子再与样品分子发生离子分子反应。CI源主要形成样品分子的准分子离子，形成的质谱图简单，可以方便的确定分子量。

质子转移离子源是CI源的一种，目前常用来与质谱分析器结合形成目前最常用的用来实时、在线检测大气中的挥发性有机物（VOCs）的质子转移质谱仪（PTRMS）仪器装置。质子转移反应离子源是通过初始反应离子与待测样品分子发生质子转移反应（proton transfer reaction）的原理使待测分子带上质子，然后在通过质量分析器进行检测和分析。初始反应离子一般为通过对水蒸气和空气的混合气体进行放电产生的水合氢离子（H3O⁺）。初始反应离子H3O⁺在漂移管中与待测分子发生质子转移反应，使得样品分子离子化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种对质子转移反应后的离子束进行调节，使得离子聚焦，并对中性分子进行阻挡的质子转移离子源装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于多级杆的质子转移离子源装置，包括一真空腔，所述真空腔的前端设有质子供体引入通道和供样品分子、载气引入的载气引入通道，后端设有载气引出通道和离子束引出通道，所述真空腔内设有漂移管，所述真空腔内在漂移管之后还设有多极杆，所述多极杆连接有高压射频电源。

进一步，所述多极杆为四极杆、六极杆或者八极杆。

进一步，所述高压射频电源的电压幅值可变，幅值为-10KV~10KV。

进一步，所述质子供体为水和氢离子。

进一步，所述载气为氮气、空气、稀有气体或者其他永久气体。

进一步作为改进，所述真空腔还设有使多极杆恒温的加热装置。

本发明的有益效果是：本发明通过在质子转移反应区之后设有一多极杆，导入的质子供体与伴随载气加入的待测分子在质子反应区反应完后，由高压射频电源驱动多极杆对离子束进行调节，使离子束变小，便于离子束的传输；本发明装置改善了对离子束的传输效果，减少了离子束中的中性分子，提高了质子转移离子源的离子化效率，减少了离子源对质谱分析器的污染；本发明在真空腔上加装了加热装置，可减少撞击在多极杆上的离子损失。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种基于多级杆的质子转移离子源装置的结构示意图；

图2是本发明质子转移离子源的离子束的传输效果图；

图3是本发明质子转移离子源的的三维示意图；

图4是本发明质子转移离子源的的剖面图。

附图标记：

1 质子供体引入通道

2 载气引入通道

3 漂移管

4 真空腔

5 多极杆

6 离子束引出通道

7 载气引出通道

8 空心阴极管的阳极板

9 空心阴极管的阳极板及调节电极

10 第一隔板

11 第二隔板

12 质谱分析器接口座。

具体实施方式

如图1所示，一种基于多级杆的质子转移离子源装置，包括一真空腔4，所述真空腔4的前端设有质子供体引入通道1和供样品分子、载气引入的载气引入通道2，后端设有载气引出通道7和离子束引出通道6，所述真空腔4内设有漂移管3，所述真空腔4内在漂移管3之后还设有多极杆5，所述多极杆5连接有高压射频电源。

进一步，所述多极杆5为四极杆、六极杆或者八极杆。

进一步，所述质子供体为水和氢离子。

图2为本发明基于多级杆的质子转移离子源装置离子传输效果图，在真空腔4内在漂移管3之后还设有多极杆5，以高压射频电源来驱动，可以约束离子束的截面积，将离子束变小，有利于离子束的传输；减少离子束中中性分子的含量，提高了质子转移离子源的离子化效率，减少了离子源对质谱分析器的污染。

结合图3和图4，包括对水蒸气进行放电电离的空心阴极管的阳极板8和空心阴极管的阳极板及调节电极9，在空心阴极管内感应后的水相关的离子通过调节电极调节出高浓度高纯度的水和氢离子，所述水和氢离子作为质子供体，所述空心阴极管的阳极板及调节电极9与质子转移反应区之间设有第一隔板10，第一隔板10后连接有真空腔4，所述真空腔4内设有漂移管3,所述漂移管3前端设有供空气载气与包含在其中的样品分子引入的载气引入通道2，漂移管3后面设有多极杆5，多极杆5的后部设有将质子转移反应离子源与质谱分析器隔开的第二隔板11，所述第二隔板11连接有质谱分析器接口座12。

本发明是为真空环境下的工作的质谱仪提供离子源，特别是在用以飞行时间分析器进行检测时，更大的离子量才更利于检测。这样的结构在调节离子束状态上既适合飞行时间分析器也适合于四极杆分析器。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种基于多级杆的质子转移离子源装置，包括一真空腔（4），所述真空腔（4）的前端设有质子供体引入通道（1）和供样品分子、载气引入的载气引入通道（2），后端设有载气引出通道（7）和离子束引出通道（6），所述真空腔（4）内设有漂移管（3），其特征在于：所述真空腔（4）内在漂移管（3）之后还设有多极杆（5），所述多极杆（5）连接有高压射频电源。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级杆的质子转移离子源装置，其特征在于：所述多极杆（5）为四极杆、六极杆或者八极杆。

3.根据权利要求1所述的一种基于多级杆的质子转移离子源装置，其特征在于：所述高压射频电源的电压幅值可变，幅值为-10KV~10KV。

4.根据权利要求1所述的一种基于多级杆的质子转移离子源装置，其特征在于：所述质子供体为水和氢离子。

5.根据权利要求1所述的一种基于多级杆的质子转移离子源装置，其特征在于：所述载气为氮气、空气、稀有气体或者其他永久气体。

6.根据权利要求1所述的一种基于多级杆的质子转移离子源装置，其特征在于：所述真空腔（4）还设有使多极杆恒温的加热装置。