CN106298429A - 一种电喷雾离子源装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电喷雾离子源装置，包括：导电支座；设置在导电支座上，且与导电支座绝缘的电喷雾针；接收电喷雾针喷出的液滴，并能够输送液滴的离子传送件，离子传送件与导电支座绝缘连接；呈双螺旋方式设置，能够对位于离子传送件内的液滴进行加热，并绝缘的设置在导电支座上的电加热丝。本发明中，通过采用此双螺旋方式缠绕设置的电加热丝对离子传送件及其内的带电液滴进行加热，不仅能够避免液体膨胀吸热产生簇离子而对离子信号强度造成干扰，使得被待测物质的离子化效率得到提高，而且也能够令电加热丝不同部位通电后产生的磁场相互抵消，避免了对离子运动的干扰，从而显著的提高了电喷雾离子源装置的工作效果。

Description

一种电喷雾离子源装置

技术领域

本发明涉及质谱离子源装置技术领域，特别涉及一种电喷雾离子源装置。

背景技术

在当前的科学研究实验以及各种检测机构的检测中，质谱是一种非常普遍、可靠并且行之有效的技术手段。离子源作为质谱仪器的关键组件，其离子化原理及离子的产生效率将直接影响到质谱仪器的使用领域以及使用效率。

近几十年来，随着生物技术的发展，对于质谱技术提出了新的要求，即分析大分子化合物以及为液相色谱和质谱之间提供有效的接口。电喷雾电离由于为这两个方面提供了完美的解决方案，而越来越受到人们的关注和研究。

电喷雾电离的基本过程可以简述如下：在管内含有溶剂的喷雾针末端加上高电压，在电位差的作用下，被喷雾针喷出的溶剂形成微小液滴状的带电气溶胶喷雾，之后含有所需离子的带电液滴进入到离子传送装置中，在离子传送装置的输送下被送至质量分析器中进行检测利用。在上述过程中，所需离子在进入到离子传送装置的同时，也引入了大量的溶剂小液滴，在离子传送装置输送的过程中，构成液滴的液体膨胀吸热会产生簇离子，从而大大影响了产生的有效离子效率。

在现有技术中，经常采用对离子传送装置中的带电液滴进行加热的方法来解决上述问题，而现有的加热方式多种多样，但往往都存在加热效果较差，或对所需离子的正常运动造成干扰的问题，导致电喷雾离子源装置的工作效果并不理想。

因此，如何进一步提高电喷雾离子源装置的工作效果，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电喷雾离子源装置，其对加热结构进行了优化，显著提高了电喷雾离子源装置的工作效果。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电喷雾离子源装置，包括：

导电支座；

设置在所述导电支座上，且与所述导电支座绝缘的电喷雾针；

接收所述电喷雾针喷出的液滴，并能够输送所述液滴的离子传送件，所述离子传送件与所述导电支座绝缘连接；

呈双螺旋方式设置，能够对位于所述离子传送件内的所述液滴进行加热，并绝缘的设置在所述导电支座上的电加热丝。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述离子传送件为毛细管，所述毛细管的外侧套设有绝缘筒，所述电加热丝以双螺旋的方式缠绕在所述绝缘筒的外周面上。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述绝缘筒通过绝缘的绝缘筒安装座固定在所述导电支座上。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述毛细管为导电且导热的金属毛细管，并通过导电且导热的毛细管安装座可拆卸的固定在所述绝缘筒安装座上。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，还包括与所述毛细管安装座连接的热电偶。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述导电支座为能够与质谱仪器的腔体相连的电极法兰，并且所述电极法兰上设置有能够与所述质谱仪器电连接的多个电极。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述导电支座的中心部位开设有安装通孔，所述毛细管和所述绝缘筒穿过所述安装通孔并固定在所述安装通孔中，且所述毛细管与所述导电支座同轴设置。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述电喷雾针通过绝缘的喷雾针支架设置在所述导电支座上，并且所述电喷雾针的喷雾端与所述离子传送件的轴线之间具有锐角夹角。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述毛细管为不锈钢管，所述毛细管安装座为黄铜座，所述绝缘筒安装座和所述喷雾针支架均为PEEK材质。

优选的，上述电喷雾离子源装置中，所述电喷雾针和所述离子传送件之间设置有漏勺，所述漏勺固定在所述导电支座上。

本发明提供的电喷雾离子源装置，包括导电支座、电喷雾针、离子传送件和电加热丝。其中，导电支座为整个装置的基本支撑部件，电喷雾离子源装置的其他部件直接或间接的设置在该导电支座上，离子传送件与电喷雾针配合工作，电喷雾针喷出的带电液滴会进入到离子传送件中实现离子的传输，电加热丝以呈双螺旋的方式设置，并能够对离子传送件及其内的带电液滴实现加热，并且电喷雾针、离子传送件和电加热丝均与导电支座绝缘连接。在上述电喷雾离子源装置进行工作时，电喷雾针喷出的带电液滴进入到离子传送件中以后，给电加热丝通电，使其对离子传送件及其内的带电液滴进行加热，使得带电液滴中的溶剂挥发，以避免液体膨胀吸热产生簇离子而对离子信号强度造成干扰，令被分析物的离子化效率得到提高，并且电加热丝以双螺旋方式设置，不仅能够有效增大电加热丝的加热长度，而且也能够令电加热丝不同部位通电后产生的磁场相互抵消，避免了对离子运动的干扰，显著提高了电喷雾离子源装置的工作效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电喷雾离子源装置的结构示意图；

图2为绝缘筒的侧视图；

图3为绝缘筒的主视图；

图4为图3的剖视图；

图5为绝缘筒安装座的侧视图；

图6为绝缘筒安装座的主视图；

图7为毛细管安装座的侧视图；

图8为毛细管安装座的主视剖面图；

图9为导电支座的主视图；

图10为导电支座的侧视剖面图。

在图1-图10中：

1-导电支座，2-电喷雾针，3-离子传送件，4-绝缘筒，5-绝缘筒安装座，6-毛细管安装座，7-电极，8-安装通孔，9-喷雾针支架，10-漏勺，11-毛细管通孔，12-双螺纹，13-钨丝穿孔，14-钨丝固定孔，15-固定孔，16-加热引线插孔，17-内螺纹孔，18-毛细管固定螺孔，19-热电偶插孔，20-热电偶插头固定孔，21-外螺纹，22-汇聚电极插头。

具体实施方式

本发明提供了一种电喷雾离子源装置，其对加热结构进行了优化，显著提高了电喷雾离子源装置的工作效果。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图10所示，本发明实施例提供的电喷雾离子源装置，包括：作为整个装置基础支撑部件的导电支座1，在电喷雾离子源装置工作时，此导电支座1接地，并且导电支座1的中心部位开设有安装通孔8；设置在导电支座1上，且与导电支座1绝缘的电喷雾针2；接收电喷雾针2喷出的液滴，并输送液滴的离子传送件3，离子传送件3与导电支座1绝缘连接；呈双螺旋方式缠绕，能够对位于离子传送件3内的液滴进行加热，并绝缘的设置在导电支座1上的电加热丝。此电喷雾离子源装置的最主要改进之处在于，采用电加热丝对离子传送件3内的液滴进行加热，并且电加热丝以平行的双螺旋方式缠绕设置，即电加热丝形成两个螺旋结构，并且两个螺旋结构各个部分的走向均相同，如图3所示。另外，电加热丝优选为钨丝。

通过采用此双螺旋方式缠绕设置的电加热丝对离子传送件3及其内的带电液滴进行加热，不仅能够避免液体膨胀吸热产生簇离子而对离子信号强度造成干扰，使得被待测物质的离子化效率得到提高，而且也能够令电加热丝不同部位通电后产生的磁场相互抵消，避免了对离子运动的干扰，从而显著的提高了电喷雾离子源装置的工作效果。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的电喷雾离子源装置中，离子传送件3为毛细管，毛细管的外侧套设有绝缘筒4，电加热丝以双螺旋的方式缠绕在绝缘筒4的外周面上，并且绝缘筒4通过绝缘的绝缘筒安装座5固定在导电支座1上，如图1所示。本实施例中，绝缘筒4位于开设在导电支座1中心的安装通孔8和绝缘筒安装座5之间，此绝缘筒4的中心部位开设有能够容纳毛细管的毛细管通道，并且绝缘筒4的两个端面稍大于中间柱体部分，两个端面上各开设有八个钨丝穿孔13，用于钨丝的固定，而中间柱体部分的外周面上设置有平行的双螺纹12。钨丝从绝缘筒4端面的一个钨丝穿孔13穿入，沿着绝缘筒4侧面的一组螺纹紧绕在陶瓷筒上直到靠近另一个端面，并从最近的一个钨丝穿孔13穿至另一个端面上，在该端面外侧面压紧后由附近的另一个钨丝穿孔13穿入，以沿另一组螺纹反向绕行，之后从初始端面上的另一钨丝穿孔13中穿出，初始端面上穿入钨丝和穿出钨丝的两个钨丝穿孔13处于对称位置。钨丝完成缠绕后，令钨丝的两端插入到绝缘筒安装座5上开设的钨丝固定孔14内，然后通过钨丝固定孔14侧面的加热引线插孔16用金属螺钉固定并以接线的方式与外接电源进行连接。通电后可以使钨丝加热毛细管以去除其中的溶剂，提高离子化效率。此外，本实施例优选绝缘筒4为陶瓷筒。

本实施例中，绝缘筒安装座5上设置有凸缘，凸缘上开设有多个固定孔15，穿过固定孔15的螺钉将绝缘筒安装座5固定于导电支座1上，而绝缘筒4则位于绝缘筒安装座5和入口Skimmer(即后续提到的漏勺10)之间，如图1所示。另外，优选绝缘筒安装座5由PEEK(英文polyetheretherketone的简称，聚醚醚酮)材料制成，以保证与毛细管安装座6及电加热丝分别保持绝缘。PEEK材料具有耐高温、机械性能良好等优点，较为适合本实施例提供的电喷雾离子源装置的使用要求。

本实施例中，优选毛细管为导电且导热的金属毛细管，并通过导电且导热的毛细管安装座6可拆卸的固定在绝缘筒安装座5上，如图1所示。本实施例优选毛细管和毛细管安装座6均能够导电，从而可以通过毛细管安装座6上设置的汇聚电极插头22以接线的方式由外接电源加以合适的稳压直流电，给毛细管安装座6加合适的电压进而使毛细管上带有汇聚电压，使得离子在毛细管中通过时，能够抑制离子传输过程的发散，提高离子的传输效率。

而令毛细管和毛细管安装座6均具有良好的导热性，可以使得毛细管安装座6与热电偶(图中未示出)连接，使得对毛细管的加热温度可以通过直流电源进行调节，并实时监控毛细管的温度，满足不同样品的需求，令本实施例提供的电喷雾离子源装置具有更高的可操控性。具体的，毛细管安装座6上开设有热电偶插孔19，通过接线实现与外接的热电偶连接，连接方式是通过在热电偶插头固定孔20中安装螺钉实现接线。此外，毛细管安装座6通过四个锁紧螺钉由毛细管固定螺孔18对毛细管进行固定。本实施例中，为了使毛细管和毛细管安装座6具有良好的导电和导热性能，优选毛细管安装座6为黄铜材质，毛细管为不锈钢材质。

另外，绝缘筒安装座5尾部开设有内螺纹孔17。与毛细管安装座6头部的外螺纹21相匹配，即毛细管安装座6通过头部的外螺纹21与开设在绝缘筒安装座5尾部的内螺纹孔17实现可拆卸连接。

优选的，导电支座1为能够与质谱仪器的腔体相连的电极法兰，并且电极法兰上设置有能够与质谱仪器电连接的多个电极7，如图1、图9和图10所示。本实施例中，优选导电支座1为设置有电极7的电极法兰，是因为法兰能够与更多型号的质谱仪器相匹配，提高了本实施例提供的电喷雾离子源装置的通用性。另外，电极法兰上还设置有标准CF接口，可以方便的与具有CF接口的实验腔体相固定并通过无氧铜垫圈及螺钉进行密封。电极7为设置在电极法兰远离喷雾针一侧的六个插针电极，并以呈弧形分布的方式围绕电极法兰的中心设置，用于内部接线的引出。当然，导电支座1并不局限于具有CF接口的法兰形式，在保证能够满足所需功能的情况下，导电支座1的结构可以根据仪器具体情况做适当改变。

本实施例中，毛细管与绝缘筒4、绝缘筒安装座5，毛细管安装座6以及导电支座1均同轴设置，并且毛细管依次经过绝缘筒4、绝缘筒安装座5，毛细管安装座6的中心。

如图1所示，电喷雾针2通过绝缘的喷雾针支架9设置在导电支座1上，并且电喷雾针2的喷雾端与离子传送件3的轴线之间具有锐角夹角。喷雾针支架9固定在导电支座1的与电极7相对的一侧，电喷雾针2放置在喷雾针支架9上开设的侧斜孔中，针尖与入口Skimmer尖相对。电喷雾针2的中间部位为金属材质，可以通过设置在喷雾针支架9上的金属螺钉以接线的方式连接高压直流电源，入口Skimmer与导电支座1及实验用质谱腔体导通，为接地状态。电喷雾针2和入口Skimmer之间产生强电场电位差，电喷雾针2中有极性溶液注入时，可以在强电场电位差的作用下形成喷雾，产生电喷雾现象，实现待测物的离子化，由入口Skimmer进入不锈钢毛细管中进行定向传输。本实施例中，之所以优选电喷雾针2的喷雾端与离子传送件3的轴线之间具有锐角夹角，是因为如果电喷雾针2与入口Skimmer的正对程度越好，即夹角α越小，进入毛细管内部的溶剂就越多，对离子源的污染就越严重，尤其是在使用不挥发的缓冲盐溶液的时候，使得待测物质的离子化效果降低，所以优选两者之间具有夹角，此夹角的取值范围可以为30度～90度。本实施例中同样优选喷雾针支架9为PEEK材质。

本实施例中，电喷雾针2和离子传送件3之间设置有漏勺10(即上述提到的入口Skimmer)，该漏勺10固定在导电支座1上，工作时与导电支座1一同处于接地状态，如图1所示。具体的，入口Skimmer通过压板以螺钉的方式固定在导电支座1的安装通孔8的外侧，并且毛细管外侧靠近入口Skimmer但不接触导通，以最大化离子的引入。

另外，本实施例中，电加热丝的加热引线，汇聚电极的引线以及热电偶的引线与外界电源相接的方式，是通过内部的引线与导电支座1上的电极7相连接，再由电极7通过引线与各自的电源相连接的方式实现。

综上，本实施例提供的电喷雾离子源装置，采用了更为简单的装置，并且可以在加热的同时监控加热温度，方便实时调节，可以满足不同样品的需求。另外还同时采用了偏轴喷雾的设计，喷雾针与入口Skimmer水平方向呈一定夹角α，最大化的减少了溶剂的影响。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，电喷雾离子源装置的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电喷雾离子源装置，其特征在于，包括：

导电支座；

设置在所述导电支座上，且与所述导电支座绝缘的电喷雾针；

接收所述电喷雾针喷出的液滴，并能够输送所述液滴的离子传送件，所述离子传送件与所述导电支座绝缘连接；

呈双螺旋方式设置，能够对位于所述离子传送件内的所述液滴进行加热，并绝缘的设置在所述导电支座上的电加热丝。

2.根据权利要求1所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述离子传送件为毛细管，所述毛细管的外侧套设有绝缘筒，所述电加热丝以双螺旋的方式缠绕在所述绝缘筒的外周面上。

3.根据权利要求2所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述绝缘筒通过绝缘的绝缘筒安装座固定在所述导电支座上。

4.根据权利要求3所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述毛细管为导电且导热的金属毛细管，并通过导电且导热的毛细管安装座可拆卸的固定在所述绝缘筒安装座上。

5.根据权利要求4所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，还包括与所述毛细管安装座连接的热电偶。

6.根据权利要求2所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述导电支座为能够与质谱仪器的腔体相连的电极法兰，并且所述电极法兰上设置有能够与所述质谱仪器电连接的多个电极。

7.根据权利要求6所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述导电支座的中心部位开设有安装通孔，所述毛细管和所述绝缘筒穿过所述安装通孔并固定在所述安装通孔中，且所述毛细管与所述导电支座同轴设置。

8.根据权利要求4所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述电喷雾针通过绝缘的喷雾针支架设置在所述导电支座上，并且所述电喷雾针的喷雾端与所述离子传送件的轴线之间具有锐角夹角。

9.根据权利要求8所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述毛细管为不锈钢管，所述毛细管安装座为黄铜座，所述绝缘筒安装座和所述喷雾针支架均为PEEK材质。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的电喷雾离子源装置，其特征在于，所述电喷雾针和所述离子传送件之间设置有漏勺，所述漏勺固定在所述导电支座上。