CN106876241A - 超声雾化大气压辉光放电电离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声雾化大气压辉光放电电离装置。该装置包括超声雾化装置、大气压辉光放电装置，高压电源和进样接口。所述超声雾化装置包括进样管、样品容器、进液泵、超声喷雾器和喷嘴，所述进样管与样品容器和进液泵相连，进液泵用于抽取液体样品水样，进液泵的出液端与超声喷雾器相连；所述大气压辉光放电装置包括放电针、高压辉光反应室和进样锥口。本发明借助超声雾化对不宜挥发的液体样品进行直接取样，无需复杂预处理，从而实现灵敏、快速的质谱分析，在食品、农药、环境等快速质谱分析等方面具有广阔的应用前景。

Description

超声雾化大气压辉光放电电离装置

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，具体涉及一种超声雾化大气压辉光放电电离装置。

背景技术

质谱分析法(Mass Spectrometry)是将化合物按不同质核比(m/z)进行分离检测、实现成分和结构鉴别的一种分析方法。质谱技术是一项具有高灵敏度和高选择性的生物化学分析技术，作为一种定性和定量的化学分析手段已经被广泛用于学术研究、工业产品研发、法律鉴定、监管等领域。近些年来，尤其是在反恐化学危机、食品、环境安全和外太空探索等重大科学、社会事件以后，我国以及世界各国对现场化学分析的需求激增。

工作在大气压下的离子源(如nano-ESI、ESI、APCI、DESI、LTP等)具有样品切换方便的特点，并且作为相对独立的模块化离子源可以灵活地与各种形式的质量分析器连用，因而越来越受到重视。ESI是目前应用最广泛的质谱接口，适于分析强极性至中等极性，以及热不稳定的化合物，但是ESI接口的流速不能过大，对小极性和弱极性化合物灵敏度很差。

常压化学电离源(APCI)有结构简单、灵敏度高等特点，适于分析极性/弱极性待测物。在近年来的原位电离质谱(AIMS)的发展中，APCI的电离原理也备受关注，并发展出了表面解吸常压化学电离(SDAPCI)等技术，应用于三聚氰胺检测、质谱成像等热门领域，展示出了较好的分析性能。然而，由于APCI源中样品的电离过程中，有着较为复杂的分子离子反应过程；因此，敞开式的APCI质谱法记录得到的谱图较易受到实验室内空气中残留或试剂污染的干扰。

而目前常见的商品化常压化学电离源(APCI)采用的是有较大体积封闭腔体作为反应室的设备(如:热电公司的House组件，大约10～20cm见方)。APCI源通常将样品溶液从套有雾化气套管的毛细管引入，然后从毛细管末端喷出并被大流量的载气流(高纯氮气流)雾化，形成的细小液滴在加热蒸发器中被汽化，形成气态的中性分子，加热管末端有辉光放电针，辉光放电把溶剂分子离子化产生大量的试剂离子，试剂离子与气态中性样品分子碰撞，发生化学电离。可见，此反应室内有较大的死体积，同时检测过程需要使用大流量的载气(高纯氮气)并需加热至较高温度(300度左右)辅助样品气化，因此，该装置难以实现实时在线监测，且可操作性较差、实际效果也并不理想。

鉴于此，有必要设计一种新的电离源装置及其电离检测方法用以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超声雾化进样的液体样品大气压辉光放电电离装置；其可以实现对于小极性和弱极性化合物的质谱检测分析，其操作方便，设备简单，工艺流程简化，成本低廉，适用性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述超声雾化装置包括进样管(1)、样品容器(2)、进液泵(3)和超声喷雾装置(4)，进样管与样品容器和进液泵相连，进液泵用于抽取液体样品水样，进液泵的出液端与超声喷雾装置相连；

所述大气压辉光放电装置包括放电针(5)、高压辉光反应室(6)，超声喷雾装置垂直与高压辉光反应室相连通，放电针设置于高压辉光反应室上端；

所述进样锥口(7)位于高压辉光反应室下端，高压辉光反应室与进样锥口的上表面之间设有密封圈，放电针、进样锥口处于同轴心位置；

所述质谱装置的上侧连通质谱进样锥口，另一侧壁上设有质谱室真空泵接口，质谱室内设有离子传输系统(8)和质量分析器(9)。

所述的进样装置，其特征在于：所述超声雾化装置的喷头部分与进样锥口均在同一水平位置，且互相垂直。

所述的进样装置，其特征在于：所述超声雾化装置中的超声频率为1.6MHz～2.5MHz。

所述的放电针，其特征在于：

放电针的尖端位于所述声喷雾装置喷嘴的前段，放电针的针尾连接高压电源。

所述的放电针，其特征在于：

所述放电针的材料为不锈钢材质制成，放电针的针尖直径约为200μm。

所述的放电针，其特征在于：

所述高压电源能够提供范围在0.5kv～2kv之间的直流电压，可根据待测样品对电压进行适当调节，可以得到不同断裂程度的质谱。

按照本发明提供的技术方案，所述质谱分析方法包括如下步骤：

1)将所述进液泵的出液端与超声喷雾装置相连，所述样品容器内的待测样品经所述进液管，经超声喷雾装置作用将待测样品激发为雾状，进入到高压辉光反应室中；

2)在所述放电针的针尾处施加直流高压，使针尖处发生辉光放电，将所述待测样品进行电离；

3)产生的离子经由质谱进样锥口被吸入质谱室，进行质谱检

本发明具有以下有益效果：

1)本发明借助超声雾化对不宜挥发的液体样品进行直接取样，相比传统气动喷雾装置，超声喷雾装置的气溶胶数量约大10倍，且雾滴大小更整齐划一，气溶胶颗粒的平均大小与超声波的频率有关，增大频率可产生较细的雾滴，因而分析物输运效率将更高，从而实现灵敏、快速的质谱分析。

2)所述电离源装置将常见的外挂式常压化学电离源微型化，并直接安装在质谱的离子引入接口处，微型化的反应室内空间狭小，死体积小，提高了进样口附近的离子密度，以及质谱检测灵敏度，而且气流流向较单一，有利于离子进入质谱进样口。

3)本发明克服了ESI技术限制于样品极性与进样流速的不足，可以更加高效地应用于弱极性化合物的样品分析。

4)所述装置通超声喷雾进样、高压辉光电离，可有效提高离子源的电离效率和离子的传输效率，提高仪器分析灵敏度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

1为进样管，2为样品容器，3为进液泵，4为超声雾化装置，5为放电针，6为高压辉光反应室，7为进样锥口，8为离子传输系统，9为质量分析器。

具体实施方式

请参阅图1所示。

一种超声雾化进样的液体样品大气压辉光放电电离质谱装置，包括进样装置、大气压辉光放电电离源和质谱装置。进样装置包括进样管(1)、样品容器(2)、进液泵(3)和超声喷雾装置(4)，进样管与样品容器和进液泵相连，进液泵用于抽取液体样品水样，进液泵的出液端与超声喷雾装置相连；大气压辉光放电电离源包括放电针(5)、高压辉光反应室(6)和质谱进样锥口(7)，超声喷雾装置垂直与高压辉光反应室相连通，放电针设置于高压辉光反应室上端，质谱进样锥口位于高压辉光反应室下端，高压辉光反应室与质谱进样锥口的上表面之间设有密封圈，放电针、质谱进样锥口处于同轴心位置；质谱装置的上侧连通质谱进样锥口，另一侧壁上设有质谱室真空泵接口，质谱室内设有离子传输系统(8)和质量分析器(9)。

进行样品分析时，进液泵的出液端与超声喷雾装置相连，样品容器内的待测样品经进液管，经超声喷雾装置作用将待测样品激发为雾状，进入到高压辉光反应室中；在放电针的针尾处施加直流高压，使针尖处发生辉光放电，将所测样品进行电离；产生的离子经由质谱进样锥口被吸入质谱室，进行质谱检测。

Claims (7)

1.一种超声雾化大气压辉光放电电离装置，包括超声雾化装置、大气压辉光放电装置，高压电源和进样锥口。其特征在于：

所述超声雾化装置包括进样管(1)、样品容器(2)、进液泵(3)和超声雾化装置(4)，进样管与样品容器和进液泵相连，进液泵用于抽取液体样品水样，进液泵的出液端与超声喷雾装置相连；

所述大气压辉光放电装置包括放电针(5)、高压辉光反应室(6)，超声喷雾装置垂直与高压辉光反应室相连通，放电针设置于高压辉光反应室上端；

所述进样锥口(7)位于高压辉光反应室下端，高压辉光反应室与进样锥口的上表面之间设有密封圈，放电针、进样锥口处于同轴心位置；

所述质谱装置的上侧连通质谱进样锥口，另一侧壁上设有质谱室真空泵接口，质谱室内设有离子传输系统(8)和质量分析器(9)。

2.如权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述超声雾化装置的喷头部分与进样锥口均在同一水平位置，且互相垂直。

3.如权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述超声雾化装置中的超声频率为1.6MHz-2.5MHz。

4.如权利要求1所述的放电针，其特征在于：

放电针的尖端位于所述声喷雾装置喷嘴的前段，放电针的针尾连接高压电源。

5.如权利要求4所述的放电针，其特征在于：

所述放电针的材料为不锈钢材质制成，放电针的针尖直径约为200μm。

6.如权利要求4所述的放电针，其特征在于：

所述高压电源能够提供范围在1kv-10kv之间的直流电压，可根据待测样品对电压进行适当调节，可以得到不同断裂程度的质谱。

7.如权利要求1所述的超声雾化大气压辉光放电电离装置，其特征在于：

1)将所述进液泵的出液端与超声喷雾装置相连，所述样品容器内的待测样品经所述进液管，经超声喷雾装置作用将待测样品激发为雾状，进入到辉光放电反应室中；

2)在所述放电针的针尾处施加直流高压，使针尖处发生辉光放电，将所述待测样品进行电离；

3)产生的离子经由质谱进样锥口被吸入质谱室，进行质谱检测。