CN102290315B - 一种适合于飞行时间质谱仪的离子源 - Google Patents
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Abstract
一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,涉及一种质谱仪的离子源。设有进样增压泵、电磁阀、推斥电极、电离室、中间栅网、引出栅网、聚焦电极、出射极片和激发源发生器;进样增压泵的出口与电磁阀进口连通,电磁阀出口与推斥电极进口连通,推斥电极设于电离室进口端内,中间栅网设于电离室出口端,引出栅网设于中间栅网侧方,聚焦电极和出射极片依次设于引出栅网侧方,聚焦电极和出射极片均设有离子引出中心通孔,电离室、推斥电极、中间栅网、引出栅网、聚焦电极和出射极片同轴,灯丝设于电离室的上下两端外部,激发源发生器面对设于电离室上的能量束入射孔。可产生脉冲离子团,大幅增加离子引出效率,提高离子的利用率,提高质谱仪灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种质谱仪的离子源,尤其是涉及一种飞行时间质谱仪的离子源及引出装置。
背景技术
质谱仪是现代科学分析仪器领域中最重要的成员之一,是现代分析科学最先进的手段之一。质谱仪是先将样品离子化,再通过预先设定的电场或磁场后,实现质荷比分离,并检测其相应峰强,从而达到对样品的定性和定量分析的一种现代精密分析仪器。质谱法从最初的同位素分析,到现在已经逐渐成为化学、地质学、生物化学、药物学、医学、石油化工、能源、环保和食品加工等许多方面不可缺少的分析检测手段。
目前,常见的质谱仪种类主要有磁偏转式质谱仪、四级杆式质谱仪(Q-MS)、离子阱质谱仪(IT-MS)、飞行时间质谱仪(TOF-MS)和富里叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICR-MS)等5种。其中飞行时间质谱仪(TOF-MS)以微秒级的快速检测速度、高离子传输率、高灵敏度和精度,以及理论上无上限质量检测范围等众多优点,成为当今最有发展前景的质谱仪之一。
飞行时间质谱仪的工作原理是:一组(质荷比)不同的离子先进入由推斥板(Repeller)和G1的无场区,这时在推斥板上加正脉冲电压(对正离子而言),离子朝X方向运动,进入G1后再被G1和G2组成的静电加速场加速到一定动能K,然后凭惯性再进入一段长L的无场区自由飞行。由式1可以得出,离子的飞行速度与其m/z(质荷比)的平方根成反比。所以离子经过无场漂移区后,由于m/z大的离子飞行速度比m/z小的离子慢,因此飞到终点检测器(Detector)时间就出现先后之分,而最终得到的是离子飞行时间Tf(Time of flight)与其质荷比(m/z)之间的二维谱图(如式2)。这就是飞行时间质谱仪的基本工作原理。
无论是哪种类型的质谱仪,其基本组成都是相同的。它都包括进样系统、离子源、质量分析器、离子检测系统、真空系统、电源及控制系统六大部分。离子源是质谱仪的首要环节,它是使样品的中性原子或分子电离成离子,并通过电磁学原理引出离子束的装置。离子源的种类繁多,主要包括电子轰击源(EI源)、化学电离源(CI)、电喷雾离子源(ESI)、激光电离源(LI)、辉光放电源(GD)光致电离源(PI)等。
上述各种类离子源按照它们的工作方式可以分为两大类:连续式电离源(如EI、CI、ESI、GD和PI源等)和脉冲式电离源(如LI源等)。
传统电子轰击源(EI源)采用的是样品不间断进样,连续电离的工作模式。季欧(季欧编.质谱分析法,上册,原子能出版社,1975年)介绍的电子轰击型离子源,就是采用这种工作模式。但是由于飞行时间质谱仪的推斥板(Repeller)加的是脉冲电压,因此它的工作方式也是脉冲式的。如果离子源输送过来的是连续离子流,那就会造成只有在有脉冲电压的时候,离子才能进入飞行时间质谱仪,因此离子的利用率很低(<10%),仪器的灵敏度也就受到很大制约。
发明内容
本发明的目的是提供一种可克服传统电子轰击源(EI源)的不足,可产生脉冲离子团,大幅增加离子引出效率,提高离子的利用率,提高质谱仪灵敏度的适合于飞行时间质谱仪的离子源。
本发明设有进样增压泵、电磁阀、推斥电极、电离室、中间栅网、引出栅网、聚焦电极、出射极片和激发源发生器;
进样增压泵的进口为样品入口,进样增压泵的出口与电磁阀进口连通,电磁阀出口与推斥电极进口连通,推斥电极设于电离室进口端内,中间栅网设于电离室出口端,引出栅网设于中间栅网侧方,聚焦电极和出射极片依次设于引出栅网侧方,聚焦电极和出射极片均设有离子引出中心通孔,电离室、推斥电极、中间栅网、引出栅网、聚焦电极和出射极片为同轴心线,灯丝设于电离室的上下两端外部,激发源发生器面对设于电离室上的能量束入射孔,能量束入射孔的入射方向与电离室轴心线垂直。
所述进样增压泵可采用蠕动泵、膜片泵或旋片式机械泵等。
所述推斥极片可为不锈钢推斥极片、铝推斥极片、铜推斥极片等金属推斥极片,推斥极片进口为推斥极片的中心通孔,中心通孔为样品引入导管。
所述电离室最好为不锈钢电离室,电离室的截面最好方形或圆形。
所述中间栅网和引出栅网最好为金属丝栅网,金属丝栅网的金属丝直径可为10~100μm,金属丝栅网目数可为500~3000。
所述聚焦电极最好为不锈钢聚焦电极,所述出射极片最好为不锈钢出射极片,聚焦电极的外形状可为圆筒状或片状。
所述激发源发生器可为电子束发生器或光子束发生器,所述电子束发生器可为钨丝、铼钨丝等灯丝,所述光子束发生器可为紫外线灯、激光器等。
本发明的原理是:样品先经过进样增压泵引入至电磁阀前部,在没有检测的时候,电离室内只有背景气体,推斥极和引出栅网都是处于零电位,背景气体的离子不会离开电离室;当需要检测工作的时候,电磁阀加上脉冲电压导通,样品进入电离室,灯丝或光子束发生器产生电子或光子,电子或光子进入电离室与样品分子发生碰撞,使中性的样品分子电离成带正电的离子;与此同时在推斥极上加正脉冲电压,引出栅网加负脉冲电压,这样电离室中的离子就会被突然加速而引出电离室,然后进入聚焦电极被聚焦后,最后经出射极片射出。电磁阀、推斥极和引出栅网上的脉冲电压始终保持同步。
与现有技术比较,本发明具有以下突出优点:改变了传统电子轰击离子源的工作模式,不仅可以产生脉冲离子团,能实现与飞行时间质谱仪的完美配合,而且采用栅网引出电极,大幅增加离子引出效率。能提高离子的利用率,从而有效提高飞行时间质谱仪的灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的工作时序图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参见图1,本发明实施例设有进样增压泵1、电磁阀2、推斥电极3(片状)、电离室4(方形)、中间栅网6、引出栅网7、聚焦电极8(圆筒状)、出射极片9(片状)和灯丝5(钨丝)。
进样增压泵1的进口为样品入口,进样增压泵1的出口与电磁阀2进口连通,电磁阀2出口与推斥电极3进口连通,推斥电极3设于电离室4进口端内,中间栅网6设于电离室4出口端,引出栅网7设于中间栅网6侧方,聚焦电极8和出射极片9依次设于引出栅网7侧方,聚焦电极8和出射极片9均设有离子引出中心通孔,电离室4、推斥电极3、中间栅网6、引出栅网7、聚焦电极8和出射极片9为同轴心线,灯丝5设于电离室4的上下两端外部,灯丝5面对设于电离室4上的电子束入射孔41,电子束入射方向与离子出射方向(电离室4轴心线)垂直。图1中的左右2个箭头表示离子进出方向。
所述进样增压泵1采用蠕动泵(也可为膜片泵、旋片式机械泵等)。
所述推斥极片3为不锈钢推斥极片(也可为铝推斥极片、铜推斥极片等金属推斥极片),推斥极片进口为推斥极片3的中心通孔,该中心通孔为样品引入导管。
所述电离室4为不锈钢电离室,电离室4的截面为方形(或圆形)。
所述中间栅网6和引出栅网7为金属丝栅网,金属丝栅网的金属丝直径为10~100微米,金属丝栅网目数为500~3000。
所述聚焦电极8为不锈钢聚焦电极,聚焦电极8的形状为圆筒状。所述出射极片9为不锈钢出射极片。
本发明实施例的工作过程如下:样品先经过进样增压泵1引入至电磁阀2前部,电磁阀2前部的样品压强会逐步增加(数倍于大气压),有利于提高样品的浓度,特别是当样品稀少时,这种增压工作方式可以提高样品的检测灵敏度。需要检测时,在电磁阀2加上脉冲工作电压使其导通(参见图2),样品进入电离室4,电离室4的气压控制在10-3~10-6托。灯丝5产生电子,进入电离室4与样品分子发生碰撞激发,使中性的样品分子电离成带正电的离子;与此同时在推斥电极3上加正脉冲电压,引出栅网7加负脉冲电压(时序图如图2所示,图2中由上至下依次为电磁阀4的时序、推斥电极3的时序及引出栅网7的时序,参见图1)。中间栅网6与电离室4保持同电位。电离室4中的离子就会被突然加速引出电离室4,然后进入聚焦电极8被聚焦,最后经出射极片9射出。传统的EI源采用的是用小孔极片引出离子,本发明采用的是栅网,大大提高了引出面积,因此引出效率大幅增加。
Claims (10)
1.一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于设有进样增压泵、电磁阀、推斥电极、电离室、中间栅网、引出栅网、聚焦电极、出射极片和激发源发生器;
进样增压泵的进口为样品入口,进样增压泵的出口与电磁阀进口连通,电磁阀出口与推斥电极进口连通,推斥电极设于电离室进口端内,中间栅网设于电离室出口端,引出栅网设于中间栅网侧方,聚焦电极和出射极片依次设于引出栅网侧方,聚焦电极和出射极片均设有离子引出中心通孔,电离室、推斥电极、中间栅网、引出栅网、聚焦电极和出射极片为同轴心线,灯丝设于电离室的上下两端外部,激发源发生器面对设于电离室上的能量束入射孔,能量束入射孔的入射方向与电离室轴心线垂直。
2.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述进样增压泵采用蠕动泵、膜片泵或旋片式机械泵。
3.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述推斥电极为不锈钢推斥电极、铝推斥电极或铜推斥电极,推斥电极进口为推斥电极的中心通孔。
4.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述电离室为不锈钢电离室,电离室的截面为方形或圆形。
5.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述中间栅网和引出栅网为金属丝栅网,金属丝栅网的金属丝直径为10~100μm,金属丝栅网目数为500~3000。
6.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述出射极片为不锈钢出射极片。
7.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述聚焦电极为不锈钢聚焦电极,聚焦电极的形状为圆筒状或片状。
8.如权利要求1所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述激发源发生器为电子束发生器或光子束发生器。
9.如权利要求8所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述电子束发生器为钨丝或铼钨丝。
10.如权利要求8所述的一种适合于飞行时间质谱仪的离子源,其特征在于所述光子束发生器为紫外线灯或激光器。
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CN102800555B (zh) * | 2012-09-02 | 2015-07-29 | 王利兵 | 垂直交互式电子轰击电喷雾双重离子源-飞行时间质谱仪 |
CN105321784A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-02-10 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种电子束流源装置及基于该装置的提供电子束流的方法 |
CN104599933B (zh) * | 2015-01-08 | 2017-12-15 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 一种电子电离源 |
CN105304455B (zh) * | 2015-09-25 | 2017-03-29 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种真空弧离子源飞行时间质谱仪 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101271817A (zh) * | 2007-03-21 | 2008-09-24 | 上海华质生物技术有限公司 | 用于飞行时间质谱仪的离子储存和推斥器及储存和推斥方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101523548A (zh) * | 2006-10-13 | 2009-09-02 | 株式会社岛津制作所 | 多反射飞行时间质量分析器和包括该质量分析器的飞行时间质谱议 |
CN101271817A (zh) * | 2007-03-21 | 2008-09-24 | 上海华质生物技术有限公司 | 用于飞行时间质谱仪的离子储存和推斥器及储存和推斥方法 |
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