CN104658848A - 一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统；包括产生正离子的第一离子源、第一离子光学系统、产生负离子的第二离子源、第二离子光学系统、同时存储正离子和负离子的离子阱、与所述离子阱连接的第一工作电源、可用于检测反应产物的飞行时间质谱仪；从所述第一离子源产生的正离子经所述第一离子光学系统进入所述离子阱，同时从所述第二离子源产生的负离子经所述第二离子光学系统进入所述离子阱中，在所述离子阱中正离子和负离子碰撞化学反应后被第一工作电源产生的脉冲电压逐出所述离子阱进入飞行时间质谱仪作质量分析；解决了气相中的离子难以检测和分辨，而且产生和控制也很困难的问题；从而实现高效准确地研究气相中离子化学反应机理。
Description
技术领域
本发明属于质谱仪器和分析技术领域，具体涉及一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统。
背景技术
化学反应的过程和机理一直是化学家们探索的主要内容之一，传统上，由于研究手段和方法的限制，人们关于气相化学反应的研究对象主要是中性分子之间的反应，即反应物和产物基本上都是中性分子。这是因为气相中的离子不仅难以检测和分辨，其产生和控制也往往很困难。因此，有关离子之间化学反应过程的研究和知识一直处于比较缺乏的状态。
质谱仪是一种用于分析和检测气相离子成分的科学仪器，它可以快速地给出气相中各种离子的化学成分，含量和分子结构。离子阱是一种可以将气相中离子进行富集和存储的科学装置，它可以根据需要将离子在一定空间内束缚一定的时间，很显然，如果同时将正离子和负离子束缚在同一个离子阱中，正负离子之间就可能发生碰撞和化学反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效准确地研究气相中离子化学反应机理的用于正负离子反应研究的质谱仪系统。
实现本发明目的的技术方案是一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统；包括产生正离子的第一离子源、第一离子光学系统、产生负离子的第二离子源、第二离子光学系统、同时存储正离子和负离子的离子阱、与所述离子阱连接的第一工作电源、可用于检测反应产物的飞行时间质谱仪；从所述第一离子源产生的正离子经所述第一离子光学系统进入所述离子阱，同时从所述第二离子源产生的负离子经所述第二离子光学系统进入所述离子阱中，在所述离子阱中正离子和负离 子碰撞化学反应后被第一工作电源产生的脉冲电压逐出所述离子阱进入飞行时间质谱仪作质量分析。
优选的所述飞行时间质谱仪中有离子加速区、离子探测器、与所述离子探测器连接的第二工作电源；反应产物被逐出所述离子阱后经所述离子加速区到达所述离子探测器。
优选的在所述第一离子源和所述第一离子光学系统之间连接有第一四极杆质量分析器；在所述第二离子源和所述第二离子光学系统之间连接有第二四极杆质量分析器。
优选的在所述第一离子源和所述第一离子光学系统之间连接有第一四极杆质量分析器；所述第二离子源是电子束源，所述第一离子源是电子轰击离子源或电喷雾电离离子源或基质辅助的激光脱附电离离子源。
优选的所述第一离子源是电子轰击电离离子源或电喷雾电离离子源或光电离离子源；所述第二离子源是化学电离离子源或电喷雾电离离子源。
优选的所述飞行时间质谱仪是直线型或反射式。
本发明具有积极的效果：（1）通过将第一四极杆质量分析器、第二四极杆质量分析器、离子阱和飞行时间质谱仪配合使用，可以研究特定离子之间的化学反应，具体来说就是用第一四极杆质量分析器选择出第一离子源产生的特定正离子与第二四极杆质量分析器选择出第二离子源产生的特定负离子，然后将选择出的正离子和负离子引入到离子阱中存储一定时间，让正离子和负离子之间发生化学反应，反应的产物可以进一步用飞行时间质谱仪加以检测，根据反应物，产物，反应条件等可以得到气相中不同离子之间的化学反应机理，快捷准确高效。
（2）所述第一四极杆质量分析器和第二四极杆质量分析器是用作气相离子质量分析的有力工具，可以通过调节四极杆电极上的工作电压，使得在某一条件下只有一种离子可以通过四极杆质量分析器，从而有效地选出具有特定质荷比的离子，使得所获得的实验结果也更加具有专一性。
（3）第一工作电源可以为离子阱提供工作电压，产生束缚离子的工作电场， 将离子束缚在离子阱中；通过提供一个脉冲电压并加载在离子阱电极上，这个脉冲电压将可以从离子阱中逐出离子。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为第一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统的结构示意图；
图2为第二种用于正负离子反应研究的质谱仪系统的结构示意图；
图3为第三种用于正负离子反应研究的质谱仪系统的结构示意图；
1是第一离子源，10是第一离子光学系统，2是第二离子源，20是第二离子光学系统，3是离子阱，30是第一工作电源，4是飞行时间质谱仪，40是离子加速区，5是离子探测器，50是第二工作电源，11是第一四极杆质量分析器，21是第二四极杆质量分析器
具体实施方式
见图1的第一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统；一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统；包括产生正离子的第一离子源1、第一离子光学系统10、产生负离子的第二离子源2、第二离子光学系统20、同时存储正离子和负离子的离子阱3、与所述离子阱3连接的第一工作电源30、可用于检测反应产物的飞行时间质谱仪4；从所述第一离子源1产生的正离子经所述第一离子光学系统10进入所述离子阱3，同时从所述第二离子源2产生的负离子经所述第二离子光学系统20进入所述离子阱3中，在所述离子阱3中正离子和负离子碰撞化学反应后被第一工作电源30产生的脉冲电压逐出所述离子阱3进入飞行时间质谱仪4作质量分析。
进一步的所述飞行时间质谱仪4中有离子加速区40、离子探测器5、与所述离子探测器5连接的第二工作电源50；反应产物被逐出所述离子阱3后经所述离子加速区40到达所述离子探测器5。
第一工作电源30可以为离子阱3提供工作电压，产生束缚离子的工作电场，将离子束缚在离子阱3中；通过提供一个脉冲电压并加载在离子阱电极上，这个脉冲电压将可以从离子阱3中逐出离子。
见图2，第二种用于正负离子反应研究的质谱仪系统是在第一种的基础上做了进一步的改进：在所述第一离子源1和所述第一离子光学系统10之间连接有第一四极杆质量分析器11；在所述第二离子源2和所述第二离子光学系统20之间连接有第二四极杆质量分析器21。
所述第一四极杆质量分析器11和第二四极杆质量分析器21是用作气相离子质量分析的有力工具，可以通过调节四极杆电极上的工作电压，使得在某一条件下只有一种离子可以通过四极杆质量分析器，从而有效地选出具有特定质荷比的离子，使得所获得的实验结果也更加具有专一性。
见图3、第三种用于正负离子反应研究的质谱仪系统，进一步的在所述第一离子源1和所述第一离子光学系统10之间连接有第一四极杆质量分析器11；所述第二离子源2是电子束源，所述第一离子源1是电子轰击离子源或电喷雾电离离子源或基质辅助的激光脱附电离离子源。
通过将第一四极杆质量分析器11、第二四极杆质量分析器21、离子阱3和飞行时间质谱仪4配合使用，可以研究特定离子之间的化学反应，具体来说就是用第一四极杆质量分析器11选择出第一离子源1产生的特定正离子与第二四极杆质量分析器21选择出第二离子源2产生的特定负离子，然后将选择出的正离子和负离子引入到离子阱3中存储一定时间，让正离子和负离子之间发生化学反应，反应的产物可以进一步用飞行时间质谱仪4加以检测，根据反应物，产物，反应条件等可以得到气相中不同离子之间的化学反应机理，快捷准确高效。
在第一种和第二种用于正负离子反应研究的质谱仪系统中所述第一离子源1是电子轰击电离离子源或电喷雾电离离子源或光电离离子源；所述第二离子源2是化学电离离子源或电喷雾电离离子源。
进一步的这三种用于正负离子反应研究的质谱仪系统的所述飞行时间质谱仪4是直线型或反射式。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于正负离子反应研究的质谱仪系统；其特征在于：包括产生正离子的第一离子源（1）、第一离子光学系统（10）、产生负离子的第二离子源（2）、第二离子光学系统（20）、同时存储正离子和负离子的离子阱（3）、与所述离子阱（3）连接的第一工作电源（30）、可用于检测反应产物的飞行时间质谱仪（4）；从所述第一离子源（1）产生的正离子经所述第一离子光学系统（10）进入所述离子阱（3），同时从所述第二离子源（2）产生的负离子经所述第二离子光学系统（20）进入所述离子阱（3）中，在所述离子阱（3）中正离子和负离子碰撞化学反应后被第一工作电源（30）产生的脉冲电压逐出所述离子阱（3）进入飞行时间质谱仪（4）作质量分析。
2.根据权利要求1所述的用于正负离子反应研究的质谱仪系统，其特征在于：所述飞行时间质谱仪（4）中有离子加速区（40）、离子探测器（5）、与所述离子探测器（5）连接的第二工作电源（50）；反应产物被逐出所述离子阱（3）后经所述离子加速区（40）到达所述离子探测器（5）。
3.根据权利要求2所述的用于正负离子反应研究的质谱仪系统，其特征在于：在所述第一离子源（1）和所述第一离子光学系统（10）之间连接有第一四极杆质量分析器（11）；在所述第二离子源（2）和所述第二离子光学系统（20）之间连接有第二四极杆质量分析器（21）。
4.根据权利要求2所述的用于正负离子反应研究的质谱仪系统，其特征在于：在所述第一离子源（1）和所述第一离子光学系统（10）之间连接有第一四极杆质量分析器（11）；所述第二离子源（2）是电子束源，所述第一离子源（1）是电子轰击离子源或电喷雾电离离子源或基质辅助的激光脱附电离离子源。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于正负离子反应研究的质谱仪系统，其特征在于：所述第一离子源（1）是电子轰击电离离子源或电喷雾电离离子源或光电离离子源；所述第二离子源（2）是化学电离离子源或电喷雾电离离子源。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于正负离子反应研究的质谱仪系统，其特征在于：所述飞行时间质谱仪（4）是直线型或反射式。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN110651354A (zh) * | 2017-03-22 | 2020-01-03 | 普度研究基金会 | 用于进行反应并筛选反应产物的系统和方法 |
| CN111199866A (zh) * | 2018-11-20 | 2020-05-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种正负离子通用光电离源 |
| CN111739785A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种双重离子源慢电子速度成像装置 |
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2013
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