CN106872601A - 一种电子轰击离子源载气离子移除装置 - Google Patents

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田琴琴
孙敏
丁利
清江
朱辉
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李磊
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Abstract

本发明公开了一种电子轰击离子源载气离子移除装置，依次包括电子轰击离子源、离子聚焦透镜、射频四极杆、飞行时间分析器和检测器，所述射频四极杆设置在离子聚焦透镜与飞行时间分析器之间，射频四极杆沿杆长度的放置方向与载气离子的传输方向相同，四支杆都连接有射频电路，并在任意的其中一对相对杆上耦合有一定频率的正弦波，所述射频四极杆将电子轰击离子源产生的样品离子传输进入飞行时间分析器中，并利用一定频率的正弦波使特定的载气离子发生共振而不稳定被移除。所述装置在离子传输过程中将载气离子移除，减轻了对检测目标离子的影响，减少了背景气体的噪音，提高了目标物的检测限，延长了检测器的使用寿命，结构简单，适用性广。

Description

一种电子轰击离子源载气离子移除装置
技术领域
本发明涉及气相色谱质谱联用仪领域，具体涉及气相色谱质谱联用仪中电子轰击离子源载气离子移除装置。
背景技术
气相色谱质谱联用仪(Gas Chromatograph Mass Spectrometer)，简称GC-MS，气质联用(GC-MS)技术始于20世纪50年代后期，兼有色谱分离效率高、定量准确以及质谱的选择性高、鉴别能力强、能提供丰富的结构信息、便于定性等特点，尤其适用于易挥发或易衍生化合物的分析，应用最广泛的方向在于农药残留、多环芳烃、多氯联苯等一系列环境污染物的分析和检测。因为这些目标物热稳定、极性小，利用GC-MS可以同时对多种目标物进行定性定量分析。
电子轰击源(Electron Impact Ion Source，简称EI)主要由电离室、灯丝、离子聚焦透镜组成。灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过电离室到达收集极。此时进入离子室的样品分子在一定能量电子的作用下发生电离，离子加速聚焦成离子束进入质量分析器。它非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化，离子化效率高，灵敏度高，EI谱提供丰富的结构信息，是化合物的“指纹谱”，有庞大的标准谱库供检索。由于这些优点EI源是GC-MS中最常用的气体离子源。但是目前的GC-EI-TOFMS无论是在线还是离线检测样品时都需要适量的载气(氮气或者氦气)将样品气体引入到EI源离子化，这样载气就会不可避免的和样品气体一起被电离，然后进入分析器，最后被检测。这些载气离子会增加仪器的背景信号，当样品信号很弱的时候就无法检测出来，从而降低了检测限，而且进气流的波动会直接影响载气离子的数量，以及在整个离子流中制造噪音，影响灵敏度，最重要的是过多的载气离子进入检测器会导致检测器的使用寿命缩短和检测能力下降。
目前，已有三种移除载气离子的方法，一是在离子源处利用磁场将载气离子去除，二是采用电磁场结合的方法去除载气离子，三是在分析器中引入脉冲去除载气离子。这些技术都非常复杂，损耗能量，而且载气离子移除效果不理想。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种电子轰击离子源载气离子移除装置，该装置在离子传输过程中就能将载气离子完全移除，避免了载气离子进入分析器和检测器对仪器和数据产生的不良影响，结构简单、适用性广。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
一种电子轰击离子源载气离子移除装置，所述装置依次包括电子轰击离子源、离子聚焦透镜、射频四极杆、飞行时间分析器和检测器，样品和载气首先通过电子轰击离子源离子化，再由离子聚焦透镜进行聚焦，载气离子被射频四极杆移除，样品离子则经过射频四极杆到达飞行时间分析器，最后到达检测器，所述射频四极杆设置在离子聚焦透镜与飞行时间分析器之间，射频四极杆沿杆长度的放置方向与载气离子的传输方向相同，四支杆都连接有射频电路，并在任意的其中一对相对杆上耦合有一定频率的正弦波，所述射频四极杆起离子传输的作用，将电子轰击离子源产生的样品离子传输进入飞行时间分析器中，并根据离子共振的原理，利用一定频率的正弦波使特定的载气离子发生共振而不稳定被移除。
优选的，所述射频四极杆的长度为4cm-8cm。
优选的，所述射频四极杆的半径为4mm-6mm。
优选的，所述射频四极杆采用不锈钢等导电材料。
优选的，所述正弦波通过1:1的磁性线圈电磁感应耦合到射频四极杆其中相对的一对杆上。
优选的，所述正弦波的频率针对要移除的不同的载气离子来进行对应的设置，正弦波的频率其中q表示载气离子电荷量的大小。
优选的，所述一定频率的正弦波由DDS产生。
优选的，所述电子轰击离子源包括进样口、灯丝、电子收集极和电离室，灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过电离室到达电子收集极，样品从进样口进入，在一定能量电子的作用下发生电离。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明通过改变耦合正弦波的频率即可移除相应的载气离子，另外也可耦合一个范围内的正弦波，这样便可移除在相对范围内的所有载气离子，移除载气离子的效果好，几乎能将所有载气离子全部移除。
2、本发明采用在离子传输过程中将载气离子移除的方案，载气离子在未进入分析器之前就已经被全部移除，减轻了载气离子对检测目标离子的影响，减少了背景气体的噪音，从而提高了目标物的检测限，有效延长了检测器的使用寿命并提高了检测能力，另外，本发明适用性极广，结构简单，方法可靠，移除载气离子的效果好。
附图说明
图1为本发明电子轰击离子源载气离子移除装置的示意图。
图2为本发明电子轰击离子源载气离子移除装置射频四极杆的电路简图。
其中，1-进样口，2-灯丝，3-离子聚焦透镜，4-电子收集极，5-电离室，6-射频四极杆，7-飞行时间分析器，8-检测器，9-初级电信号，10-磁性线圈，11-正弦波。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，本实施例提供了一种电子轰击离子源载气离子移除装置，该装置依次包括电子轰击离子源、离子聚焦透镜3、射频四极杆6、飞行时间分析器7和检测器8，样品和载气首先通过电子轰击离子源离子化，再由离子聚焦透镜3进行聚焦，载气离子被射频四极杆6移除，样品离子则经过射频四极杆6到达飞行时间分析器7，最后到达检测器8，所述射频四极杆6设置在离子聚焦透镜3与飞行时间分析器7之间，射频四极杆6沿杆长度的放置方向与载气离子的传输方向相同，四支杆都连接有射频电路，并在任意的其中一对相对杆上耦合有一定频率的正弦波，所述射频四极杆起离子传输的作用，将电子轰击离子源产生的样品离子传输进入飞行时间分析器7中，并根据离子共振的原理，利用一定频率的正弦波使特定的载气离子发生共振而不稳定被移除。
其中，所述电子轰击离子源包括进样口1、灯丝2、电子收集极4和电离室5，灯丝2发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过电离室5到达电子收集极4，样品从进样口1进入，在一定能量电子的作用下发生电离。
所述射频四极杆的电路简图如图2所示，初级电信号9是为射频四极杆6提供射频的电源，1:1的磁性线圈10耦合一个频率为f的正弦波11接入到其中一对相对杆上。
其中，所述射频四极杆的长度为4cm-8cm，半径为4mm-6mm，采用不锈钢等导电材料。
其中，所述正弦波通过1:1的磁性线圈电磁感应耦合到射频四极杆其中相对的一对杆上，所述正弦波的频率针对要移除的不同的载气离子来进行对应的设置，正弦波的频率其中q表示载气离子电荷量的大小，所述频率为f正弦波由DDS产生。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述装置依次包括电子轰击离子源、离子聚焦透镜、射频四极杆、飞行时间分析器和检测器，样品和载气首先通过电子轰击离子源离子化，再由离子聚焦透镜进行聚焦，载气离子被射频四极杆移除，样品离子则经过射频四极杆到达飞行时间分析器，最后到达检测器，所述射频四极杆设置在离子聚焦透镜与飞行时间分析器之间，射频四极杆沿杆长度的放置方向与载气离子的传输方向相同，四支杆都连接有射频电路，并在任意的其中一对相对杆上耦合有一定频率的正弦波，所述射频四极杆起离子传输的作用，将电子轰击离子源产生的样品离子传输进入飞行时间分析器中，并根据离子共振的原理，利用一定频率的正弦波使特定的载气离子发生共振而不稳定被移除。
2.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述射频四极杆的长度为4cm-8cm。
3.根据权利要求1或2所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述射频四极杆的半径为4mm-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述射频四极杆采用不锈钢导电材料。
5.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述正弦波通过1:1的磁性线圈电磁感应耦合到射频四极杆其中相对的一对杆上。
6.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述正弦波的频率针对要移除的不同的载气离子来进行对应的设置，正弦波的频率其中q表示载气离子电荷量的大小。
7.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述一定频率的正弦波由DDS产生。
8.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源载气离子移除装置，其特征在于：所述电子轰击离子源包括进样口、灯丝、电子收集极和电离室，灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过电离室到达电子收集极，样品从进样口进入，在一定能量电子的作用下发生电离。
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