CN105974023B - 便携式气相色谱-质谱联用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气态或易挥发样品分离分析技术领域，具体为一种便携式气相色谱‑质谱联用装置。本发明装置分为气相色谱模块、电离源模块、质谱检测器模块；其中，气相色谱模块包括气化室、柱温箱、气相色谱柱；电离源模块包括离子源、离子透镜；检测器模块包括离子传输装置、质量分析器。三个模块中心在同一条轴线上，气相色谱模块与离子源相连接，电离源模块通过离子透镜与质谱检测器模块的离子传输装置相连接。本发明利用质谱负压，以空气为载气，简化了装置，减轻了重量，更便于实现车载或小型化用于现场勘测；进样与载气切换过程通过三通阀实现，结构简单且便于定量上样；能够有效用于气体样品或易挥发样品的实时检测及分析，具有产业上的利用价值。

Description

便携式气相色谱-质谱联用装置
技术领域
本发明属于气态或易挥发样品分离分析技术领域，具体涉及一种便携式气相色谱-质谱联用装置。
背景技术
随着人们生活质量的提高、生活节奏的加快，越来越多的问题需要实时勘测才能够解决，尤其是在食品安全、气体安全、水质安全、公安侦测等问题上，显得尤为迫切。然而，对于部分气体样品及较易挥发的样品，利用传统的小型液相色谱-质谱联用技术较难实现现场检测。若是使用常规气相色谱用于现场检测，则需携带载气钢瓶，十分不便，同时检测器的灵敏度也很难达到检测目的。
气相色谱-质谱连联用技术是一种高灵敏度、高分辨率、高效的分离分析技术，他在生物、医药、食品、工业、科学研究等领域都应用广泛，这一方法以气体为流动相来实现分离分析目的，根据样品的种类，含量等的不同，还可选用不同的质量分析器。然而，通常气相色谱-质谱联用仪往往不能像液相色谱-质谱联用仪一项小型化，很重要的一个原因是离不开用以提供载气的气体钢瓶，这一问题严重限制了气相色谱小型化的进展。同时由于这一问题，也就导致气相色谱-质谱联用技术很难用于现场勘察。
鉴于上述缺陷和问题，本发明研究创新，以期研制一种气相色谱-质谱联用技术，能够有效用于气体样品或易挥发样品的实时检测及分析，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种气相色谱-质谱联用仪，用于气体样品或易挥发样品的实时现场检测勘察，实现气相色谱-质谱联用的在各个领域的现场高灵敏度、高分辨率检测。
本发明提供的便携式气相色谱-质谱联用装置，包括气相色谱模块、电离源模块、质谱检测器模块；其中：
所述气相色谱模块进一步包括：气化室、柱温箱、气相色谱柱；
以质谱真空负压为动力，驱动载气（空气），质谱真空负压为10-2~10-5 Pa；所述气相色谱模块不需要传统载气装置；
所述电离源模块包括离子源、离子透镜；
所述质谱检测器模块包括离子传输装置、质量分析器。
上述三个模块中心均在同一条轴线上，所述气相色谱模块与所述离子源相连接，所述电离源模块通过离子透镜与所述质谱检测器模块的离子传输装置连接。
本发明中，所述气化室与所述气相色谱柱接口处有三通阀用于气体切换，即用于定量上样及样品载气切换。
本发明中，所述柱温箱可控温度范围为0-800 ℃；
所述气相色谱柱可选用毛细管柱或其他材质管柱。
优选地，所述气相色谱模块进一步通过以下方式实现：根据实际样品所需，若为高温（300℃以上）气体样品，则可以选择不使用所述气化室。
本发明中，所述电离源可选择离子轰击电离源、化学电离源、场致电离源或场解析电离源；
本发明中，所述质量分析器可选择飞行时间质量分析器、四级杆质量分析器或离子阱质量分析器。
优选地，所述气相色谱柱，其柱管内径为10-500 μm；长度为1-50 m。
所述气相色谱柱可选择内壁涂覆式或内壁键合式色谱柱。
所述气相色谱柱固定相可根据需要选择不同种类填料。
传统气相色谱驱动载气需要以钢瓶装载，十分不便。本发明利用质谱负压，以空气为载气，简化了装置，减轻了重量，更便于实现车载或小型化用于现场勘测。进样与载气切换过程通过三通阀实现，结构简单且便于定量上样；能够有效用于气体样品或易挥发样品的实时检测及分析，具有产业上的利用价值。
附图说明
图1是根据本发明实施例的便携式气相色谱-质谱联用装置示意图。
具体实施方式
图1和以下说明详细描述了本发明的可实施方式以及指导本领域技术人员如何实现本发明的再现。为了指导本发明的技术方案，已简化或省略的一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这实施方式的变形或将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变形。由此，本发明并不局限于下属可选实施方式，而仅有权利要求和他们的等同物限定。
实施例：
图1 示意性给出了本发明实例中所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，包括：
气相色谱模块，电离源模块，质谱检测器模块
所述气相色谱模块进一步包括：
所述气化室，所述柱温箱，所述气相色谱柱；
所述电离源模块包括所述离子源、所述离子透镜；
所述质谱检测器模块包括所述离子传输装置、所述质量分析器。
三部分模块中心均在同一条轴线上，所述气相色谱模块与所述离子源相连接，所述电离源模块通过离子透镜与所述质谱检测器模块的离子传输装置相连接。
根据所述的气相色谱-质谱连用装置，优选的，气相色谱模块进一步通过以下方式实现：
根据实际样品所需，若为高温气体样品，则可以选择不使用所述气化室；
所述气化室与所述色谱柱接口处有三通阀用于气体切换；
所述柱温箱可控温度范围为0-800 ℃；
所述气相色谱柱可选用毛细管柱或其他材质管柱；
根据所述的气相色谱-质谱连用装置，所述电离源可选择离子轰击电离源、化学电离源、场致电离源或场解析电离源；
根据所述的气相色谱-质谱连用装置，所述质量分析器可选择飞行时间质量分析器，四级杆质量分析器，离子阱质量分析器。
根据气相色谱模块，优选的，气相色谱柱进一步通过以下方式实现
柱管内径范围为10-500 μm；
所述气相色谱柱长度为1-50 m；
所述气相色谱柱可选择内壁涂覆式或内壁键合式色谱柱；
所述气相色谱柱固定相可根据需要选择不同种类填料。
上述便携式气相色谱质谱联用仪的工作方式：
对于不易挥发样品，不需要载气，三通阀首先连接气化室与色谱柱（置于升温后的柱温箱中），样品首先在气化室中高温气化，随后直接利用质谱的真空压力将样品吸入到色谱柱中，定时吸入以确保后续实验的平行性。随后将三通阀切换到连接空气与色谱柱，无需载气钢瓶，利用真空将空气吸入，并以空气作为载气，带动样品向前移动，并在色谱柱中达到分离，随后进入到电离源模块中，离子化并在离子透镜中聚焦进入到质谱检测器模块。
对于易挥发样品，三通阀首先连接气化室与色谱柱（置于升温后的柱温箱中），气化室处于略高于室温状态（保证样品完全挥发），等同于一个空腔，随后直接利用质谱的真空压力将挥发后样品吸入到色谱柱中，定时吸入以确保后续实验的平行性。随后将三通阀切换到连接空气与色谱柱，无需载气钢瓶，利用真空将空气吸入，并以空气作为载气，带动样品向前移动，并在色谱柱中达到分离，随后进入到电离源模块中，离子化并在离子透镜中聚焦进入到质谱检测器模块。

Claims (8)

1.一种便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于包括气相色谱模块、电离源模块、质谱检测器模块；其中：
所述气相色谱模块包括：气化室、柱温箱、气相色谱柱；其以质谱真空负压为动力，驱动载气，质谱真空负压为10-2~10-5 Pa；
所述电离源模块包括离子源、离子透镜；
所述质谱检测器模块包括离子传输装置、质量分析器；
上述三个模块中心在同一条轴线上，所述气相色谱模块与所述离子源相连接，所述电离源模块通过离子透镜与所述质谱检测器模块的离子传输装置连接。
2.根据权利要求1所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述气化室与所述气相色谱柱接口设处有三通阀，用于定量上样及样品载气切换。
3.根据权利要求1或2所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述柱温箱可控温度范围为0-800 ℃；所述气相色谱柱选用毛细管柱。
4.根据权利要求3所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：根据实际样品所需，若为高温气体样品，则选择不使用所述气化室。
5.根据权利要求1、2或4所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述电离源选择离子轰击电离源、化学电离源、场致电离源或场解析电离源中一种。
6.根据权利要求5所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述质量分析器选择飞行时间质量分析器、四级杆质量分析器或离子阱质量分析器中一种。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述气相色谱柱的柱管内径为10-500 μm；长度为1-50 m。
8.根据权利要求7所述的便携式气相色谱-质谱联用装置，其特征在于：所述气相色谱柱选择内壁涂覆式或内壁键合式色谱柱。
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