CN106783505B - 大气压离子源的真空接口 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大气压离子源的真空接口，所述真空接口包括：本体，所述本体为一侧开口的腔体，大气压离子源从腔体开口部伸入所述本体且其伸入本体的长度小于本体内壁上的采样孔到所述腔体开口部的距离，所述采样孔至少二个；离子通道，所述离子通道设置在所述本体内，所述离子通道的一端连通采样孔，另一端连接抽气泵，在抽气泵的作用下，离子经离子出口进入质谱分析器，所述离子通道至少二个；导流通道，所述导流通道设置在大气压离子源的离子喷射方向上且贯穿所述本体，用于将未进入离子通道的离子和/或溶剂排出所述本体。本发明具有离子采样效率高、灵敏度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及质谱分析领域，特别涉及一种大气压离子源的环绕型真空接口。
背景技术
在质谱分析领域，使用大气压离子源(如电喷雾离子源ESI、大气压化学离子源APCI等)的质谱仪的灵敏度很大程度受限于采样接口的采样效率，目前常用的离子采样方式包括：1、采用单个采样锥在喷雾的一侧进行采样，采样锥与喷雾呈90°相对位置；2、采用单根毛细管在喷雾的一侧进行采样，毛细管与喷雾呈90°相对位置；3、采用多根平行排列的毛细管在喷雾的一侧进行采样，毛细管与喷雾呈90°相对位置。
然而，上述三种常见的采样方式均在喷雾的一侧进行采样，采样的有效区域受限，只能采集小部分离子，大量的离子无法被采集到，离子的采样效率低，严重影响了仪器的灵敏度。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种提高离子采样效率、提高仪器灵敏度，对离子源喷雾进行多方位采集，且呈环绕型的大气压离子源的真空接口。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种大气压离子源的真空接口，所述真空接口包括：
本体，所述本体为一侧开口的腔体，大气压离子源从腔体开口部伸入所述本体且其伸入本体的长度小于本体内壁上的采样孔到所述腔体开口部的距离，所述采样孔至少二个；
离子通道，所述离子通道设置在所述本体内，所述离子通道的一端连通采样孔，另一端连接抽气泵，在抽气泵的作用下，离子经离子出口进入质谱分析器，所述离子通道至少二个；
导流通道，所述导流通道设置在大气压离子源的离子喷射方向上且贯穿所述本体，用于将未进入离子通道的离子和/或溶剂排出所述本体。
根据上述的真空接口，优选地，至少二个采样孔到所述腔体开口部的距离相同，且均匀分布在所述本体的内壁上。
根据上述的真空接口，优选地，至少二个离子通道之间相互连通。
根据上述的真空接口，优选地，所述离子通道包括三部分，分别为第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、第二通道和第三通道的内径递减。
根据上述的真空接口，可选地，所述第一通道和第二通道成90°角，所述第二通道和第三通道成90°角。
根据上述的真空接口，优选地，所述第一通道和第二通道设置在本体侧壁内，所述第三通道设置在本体底部。
根据上述的真空接口，优选地，所述导流通道贯穿所述本体的底部，且其在本体底面的投影位于至少二个离子通道的第三通道在本体底面的投影之间。
根据上述的真空接口，优选地，所述真空接口进一步包括：
加热部件，所述加热部件设置在所述本体壁上，用于加热所述本体和所述离子通道。
根据上述的真空接口，优选地，所述真空接口进一步包括：
聚焦电极，离子经所述聚焦电极聚焦后经采样孔进入所述离子通道。
根据上述的真空接口，可选地，所述本体的横截面为圆环形或方环形或三角环形或多边环形。
根据上述的真空接口，可选地，所述本体内设有3个或4个离子通道，每个离子通道对应一个采样孔。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明的真空接口呈环绕型，将大气压离子源喷出的离子包围，同时设置在环形腔体内壁上的多个采样孔从不同方位进行采集，大大提高了离子的采集效率，进一步提升了仪器的灵敏度。
2、本发明的离子通道采用三段式设计，第一通道与第二通道、第二通道与第三通道均呈直角，且离子通道内径沿离子运动方向递减，避免气流携带离子附着在离子通道内壁，同时离子通道内径的缩小可以提升对离子的聚焦效果。
3、本发明的真空接口可对离子通道进行加热，使得溶剂与离子进一步分离，提高离子化效率；同时靠近离子通道内壁的区域形成气流保护，阻止溶剂及离子在离子通道内壁上吸附，提高离子通道的抗污染能力。
4、本发明的真空接口可进行整体加热，提高被包围离子源喷雾的温度，除去离子源喷雾内的溶剂，提高离子化效率。
5、本发明的采样孔外设有聚焦电极，离子源喷雾经聚焦后进入离子通道，提高了离子采集率。
6、本发明设有贯穿本体底部的导流通道，能快速移除未进入离子通道的离子源喷雾，包括溶剂、离子等。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例1的大气压离子源的真空接口的剖视图；
图2是本发明实施例1的大气压离子源的真空接口的俯视图；
图3是本发明实施例2的大气压离子源的真空接口的俯视图。
实施方式
图1-3以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换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型。由此，本发明并不局限于下述可实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
图1示意性地给出了本实施例的大气压离子源的真空接口的剖视图，图2示意性地给出了本实施例的大气压离子源的真空接口的俯视图，如图1、2所示，所述真空接口包括：
本体，所述本体2为一侧开口的腔体，大气压离子源1从腔体开口部21伸入所述本体2且其伸入本体的长度小于本体内壁上的采样孔22到所述腔体开口部21的距离；所述采样孔为4个；
离子通道，所述离子通道23设置在所述本体内，离子通道的一端连通采样孔，另一端连接抽气泵，在抽气泵的作用下，离子经离子出口24进入质谱分析器；所述离子通道为4个，每个离子通道包括：第一通道231、第二通道232和第三通道233，第一通道和第二通道相互垂直，第二通道和第三通道相互垂直；所述第一通道和第二通道设置在本体侧壁内，所述第三通道设置在本体底部，4个离子通道在所述本体底部相互连通；
导流通道，所述导流通道25设置在大气压离子源的离子喷射方向上且贯穿所述本体底部，用于将未进入离子通道的离子和/或溶剂排出所述本体；所述导流通道有4个，其在本体底面的投影位于4个第三通道233在本体底面的投影之间。
离子进入离子通道进行采集，并进一步传输至下一级真空，在此过程中，离子通道内处于低真空状态，为了保证离子通道的真空度并尽可能多方位地进行离子采集，故，本实施例的本体内设有4个离子通道，每个离子通道对应一个采样孔。
所述本体将大气压离子源喷出的离子包围，为了扩大离子采集范围，提高离子采集效率，提升仪器灵敏度，故：
进一步地，每个采样孔到所述腔体开口部的距离相同，且均匀分布在所述本体的内壁上，从不同方位进行离子采集。
离子进入离子通道后，离子运动主要依靠气流引导，气流在通道内呈现层流状态，使得离子平稳地传输至真空度较高的质谱分析仪。然而，离子从采样孔进入离子通道的瞬间因体积膨胀会迅速扩散，为了避免大量气流携带离子附着在离子通道内壁，同时又可以在离子运动过程中对离子进行聚焦，故：
进一步地，所述第一通道、第二通道和第三通道的内径递减。
在大气压离子源的离子喷雾中常常存在溶剂分子，为了提高离子化效率，故：
进一步地，所述真空接口还包括：加热部件，所述加热部件3设置在所述本体壁上，用于加热所述本体，提高被包围离子源喷雾的温度，对离子源喷雾进一步去溶剂化；同时，所述加热部件还对离子通道进行加热，使得离子通道壁受热，温度升高，靠近离子通道内壁的区域形成气流保护层，阻止溶剂分子及离子在通道内壁上吸附，增加离子通道内的抗污染能力。
为了使得更多的离子进入离子通道内，故：
进一步地，所述真空接口还包括：聚焦电极，离子经所述聚焦电极4聚焦后经采样孔进入所述离子通道。
本实施例的真空接口呈环绕型，将大气压离子源喷出的离子进行包围式采集，且所述本体的横截面为圆环形。
实施例2
本实施例提供一种大气压离子源的真空接口，图3示意性地给出了本实施例的大气压离子源的真空接口的俯视图，如图3所示，与实施例1不同的是，本实施例的采样孔、离子通道、导流通道均为3个。
实施例3
本实施例提供一种大气压离子源的真空接口，与实施例1不同的是，本实施例的本体的横截面为方环形。
实施例4
本发明实施例1在液相色谱-质谱联用分析领域的应用例。
在该应用例中，真空接口的本体为上部开口的圆环状腔体，大气压离子源伸入圆环状腔体的开口部，且所述大气压离子源的下部高于采样孔，采样孔孔径为0.5mm，离子出口孔径为1-2mm，离子通道通过机械泵抽成低真空状态，离子经离子出口进入高真空的质谱分析仪。同时，在圆环状腔体的外壁设有加热棒，对整个圆环状腔体进行加热，提高离子源喷雾的温度，提高离子化效率；所述加热棒同样用于加热离子通道，使离子与溶剂分子进一步脱离。
本发明实施例采用的真空接口为环状结构，只要将大气压离子源喷出的离子包围即可，并不局限于本体横截面的形状，如本体的横截面可以为圆环形或方环形或三角环形或多边环形。本发明实施例中采用的离子通道为3个或4个，同样的，本发明的保护范围并不对离子通道的数量进行限制。
Claims (10)
1.一种大气压离子源的真空接口，其特征在于：所述真空接口包括：
本体，所述本体为一侧开口的腔体，大气压离子源从腔体开口部伸入所述本体且其伸入本体的长度小于本体内壁上的采样孔到所述腔体开口部的距离，所述采样孔至少二个；
离子通道，所述离子通道设置在所述本体内，所述离子通道的一端连通采样孔，另一端连接抽气泵，在抽气泵的作用下，离子经离子出口进入质谱分析器，所述离子通道至少二个；
导流通道，所述导流通道设置在大气压离子源的离子喷射方向上且贯穿所述本体，用于将未进入离子通道的离子和/或溶剂排出所述本体。
2.根据权利要求1所述的真空接口，其特征在于：至少二个采样孔到所述腔体开口部的距离相同，且均匀分布在所述本体的内壁上。
3.根据权利要求1所述的真空接口，其特征在于：至少二个离子通道之间相互连通。
4.根据权利要求3所述的真空接口，其特征在于：所述离子通道包括三部分，分别为第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、第二通道和第三通道的内径递减。
5.根据权利要求4所述的真空接口，其特征在于：所述第一通道和第二通道成90°角，所述第二通道和第三通道成90°角。
6.根据权利要求5所述的真空接口，其特征在于：所述第一通道和第二通道设置在本体侧壁内，所述第三通道设置在本体底部。
7.根据权利要求6所述的真空接口，其特征在于：所述导流通道贯穿所述本体的底部，且其在本体底面的投影位于至少二个离子通道的第三通道在本体底面的投影之间。
8.根据权利要求1所述的真空接口，其特征在于：所述真空接口进一步包括：
加热部件，所述加热部件设置在所述本体壁上，用于加热所述本体和所述离子通道。
9.根据权利要求1所述的真空接口，其特征在于：所述真空接口进一步包括：
聚焦电极，离子经所述聚焦电极聚焦后经采样孔进入所述离子通道。
10.根据权利要求1-9任一所述的真空接口，其特征在于：所述本体的横截面为圆环形或方环形或三角环形。
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