CN107204275A - 一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置，包括载液内管和套设在所述载液内管外的载气外管，所述载液内管用于输出施加了高电压的喷雾溶液，所述载气锥型外管用于输出喷雾辅助气流，作用于所述载液内管输出的喷雾溶液上，形成的电喷雾以对样品进行解吸电离，其特征在于，还包括设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的出口处的外加气流场装置，所述外加气流场装置在受控启动时对所述电喷雾施加气流场以将所述电喷雾引离样品所在区域。该电喷雾解吸电离装置能够在保证喷雾持续稳定的同时，去除检测的移动过程中喷雾对样品污染而引入的噪声，消除成像模糊，提高成像分辨率。

Description

一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置
技术领域
本发明涉及一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置。
背景技术
质谱成像是检测物质成分空间分布的仪器，可以实现对固体样品成分空间分布检测，古玩鉴定，刑事侦查，司法鉴定等领域。使用质谱成像检测样品成分空间分布首先要将固体样品转化为离子形态，对于不同形态的样品一般采用不同的电离方式。
对于通过电喷雾解吸电离产生高能离子电离固体样品，往往由于喷雾毛细管的直径过小，难以在尖端保证内液流通路和外气流通路同轴，充分发挥外气流对内电喷雾的作用。而且，在质谱成像过程中通常使用步进移动检测，在检测两点之间移动时，喷雾的持续会导致样品的污染。而整个成像过程，短时间的开启和关闭电喷雾解吸装置，不能达到喷雾稳定的效果。因此，在保证喷雾效果良好、具有较好电离效果和持续稳定的条件下，在移动过程中，降低样品污染，去除成像引入的噪声，消除成像模糊，是提高成像分辨率所要解决的一个关键问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置，在保证喷雾持续稳定的同时，去除检测的移动过程中喷雾对样品污染而引入的噪声，消除成像模糊，提高成像分辨率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置，包括载液内管和套设在所述载液内管外的载气外管，所述载液内管用于输出施加了高电压的喷雾溶液，所述载气锥型外管用于输出喷雾辅助气流，作用于所述载液内管输出的喷雾溶液上，形成的电喷雾以对样品进行解吸电离，其特征在于，还包括设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的出口处的外加气流场装置，所述外加气流场装置在受控启动时对所述电喷雾施加气流场以将所述电喷雾引离样品所在区域。
进一步地：
所述外加气流场装置包括停止喷雾辅助气正压通道和停止喷雾辅助气负压通道，所述停止喷雾辅助气正压通道的出口与和所述停止喷雾辅助气负压通道的入口相对设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的出口处，由所述停止喷雾辅助气正压通道输出的辅助气的正压加载在所述停止喷雾辅助气正压通道的出口，由所述停止喷雾辅助气负压通道提供的负压加载在所述停止喷雾辅助气负压通道的入口，所述正压和所述负压之间形成的所述气流场将所述电喷雾引至所述停止喷雾辅助气负压通道内。
所述停止喷雾辅助气正压通道和所述停止喷雾辅助气负压通道分别设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的两侧，并形成朝喷雾方向会聚的夹角。
通过对所述停止喷雾辅助气正压通道的出口和所述停止喷雾辅助气负压通道的入口的气流方向和流速的控制来控制所述电喷雾的引出。
20psi至50psi的正压加载在所述停止喷雾辅助气正压通道的出口，20psi至50psi的负压加载在所述停止喷雾辅助气负压通道的入口。
还包括三通密封连接件和外保护壳体，所述载液内管和所述载气外管同轴嵌入在所述三通密封连接件内，所述载液内管从所述三通密封连接件的第一端插入并从所述三通密封连接件的第二端伸出，所述载气外管的一端嵌于所述三通密封连接件内，与所述三通密封连接件的喷雾辅助气入口连通，所述载气外管的另一端从所述三通密封连接件的第二端伸出，所述外保护壳体在所述三通密封连接件的第二端外包围所述载液内管和所述载气外管的伸出部分，并具有电喷雾出口，所述停止喷雾辅助气正压通道和停止喷雾辅助气负压通道形成在所述外保护壳体上。
所述三通密封连接件为聚醚醚酮半结晶性热塑有机材料。
所述载液内管和所述载气外管具有锥型尖端出口。
所述载液内管和所述载气外管由石英玻璃管快速拉丝加工而成。
本发明的有益效果：
针对电喷雾解吸能力，移动过程由喷雾溶液和离子带来的成像模糊，本发明的电喷雾解吸电离装置为其提供了行之有效的解决方案。通过外加气流场装置实现对电喷雾的实时控制，在移动过程中，利用外加气流场的作用，将喷雾离子引出反应区域,在保证喷雾效果良好、具有较好电离效果和持续稳定的条件下，降低了对样品污染所带入的成像模糊，从而提高了用于质谱成像的电离空间分辨率。本发明可用于质谱成像检测，在步进运行获取数据的模式下，具有更好的成像效果。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明可以实现聚焦效果好，电离能力强的电喷雾解吸电离装置，提高了用于质谱成像的电离分辨率；
(2)本发明在喷雾过程中，电喷雾的液路和气路不进行改变，易于保证喷雾的持续稳定，提高成像稳定性。
(3)本发明中使用外加气流场来对稳定喷雾的引流，使得移动时不污染样品，操作简洁方便，提高成像分辨率。
(4)在优选的实施例中，非同轴双气流场分布，增强了电离与非电离时系统的性能。
(5)在优选的实施例中，本发明中石英玻璃管快速拉丝生成短距离内减少壁厚和内外径的锥嘴，保证了两个管路的同轴性，有利于电喷雾的形成。
(6)聚醚醚酮材料和拉丝石英管配合密封，减少硬质材料直接接触密封，提高密封性和耐用性。
综上，使用本发明的电喷雾解吸电离装置，在保证喷雾效果良好、具有较好电离效果和持续稳定的条件下，在移动过程中利用外加气流场的作用，将喷雾离子引出反应区域，降低样品污染而带入的成像模糊，去除成像引入的噪声，提高成像分辨率，解决了在质谱成像过程中，传统的电喷雾解吸电离装置电离效果差，易污染样品导致成像模糊的问题，简化了固体样品电离过程，最终能获得喷雾效果好，成像模糊较少的质谱图像。
附图说明
图1为本发明一种实施例的电喷雾解吸电离装置结构示意图；
图2为图1中的载液锥型内管与载气锥型外管的锥嘴部分的局部放大图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1和图2，在一种具体实施例中，本发明一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置，包括载液锥型内管1、喷雾辅助气入口2、载气锥型外管3、三通密封连接件4、外保护壳体5、停止喷雾辅助气正压通道6、停止喷雾辅助气负压通道7。所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3都是由石英玻璃管快速拉丝而成，该方法能在短距离内减少壁厚和内外径，并通过二次加工形成锥嘴尖端；所述载液锥型内管1的一端为液体入口，另一端嵌于所述三通密封连接件4内，并伸出与所述载气锥型外管3连接；所述载气锥型外管3一端嵌于所述三通密封连接件4内，并通过与所述三通密封连接件4的配合使得所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3同轴，所述载液锥型内管1与所述载气锥型外管3之间能通过一定流速的气流；所述载液锥型内管1的锥嘴可设置成伸出所述载气锥型外管3的锥嘴；所述三通密封连接件4通过聚醚醚酮的伸缩性与两边零件相连接并实现密封；所述三通密封连接件4上端与所述喷雾辅助气入口2相连，右端外侧与所述外保护壳体5相连；所述外保护壳体5保护伸出部分用于喷雾的管路，并具有所述停止喷雾辅助气正压通道6和所述停止喷雾辅助气负压通道7；高压加于所述载液锥型内管1的喷雾溶液上，形成电喷雾，再由所述喷雾辅助气入口2进入的气流使得形成能解吸电离样品的离子。质谱成像过程中需要步进移动，为了不在移动时喷雾离子或溶液污染样品，导致成像不准确，需要在移动时候完全停止电离样品，并无残留离子或液体流入样品台；通过对所述停止喷雾辅助气正压通道6和所述停止喷雾辅助气负压通道7气流方向和流速的控制，可以使得移动时候不污染样品；最终完成定点检测效果好，成像移动时又不污染样品的电喷雾解吸电离。该装置解决了能产生较好喷雾效果的锥嘴尖端难加工问题，而且通过辅助气流实现了在成像移动过程中不污染样品，提高了电喷雾解吸能力，消除了移动过程由喷雾溶液和离子带来的成像模糊信号。
在优选实施例中，所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3采用快速拉丝加工而成，从而在短距离内形成壁厚减少和内外径。所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3在短距离内形成壁厚和内外径减少的锥嘴，能有效保证制作的所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3的尖端同轴。
在优选实施例中，通过所述三通密封连接件4与所述载液锥型内管1和所述载气锥型外管3之间的定位配合，实现所述载液锥型内管1与所述载气锥型外管3同轴。
在优选实施例中，所述载液锥型内管伸1出所述载气锥型外管3的锥嘴。
在优选实施例中，采用聚醚醚酮(简称PEEK)半结晶性热塑有机材料，通过PEEK伸缩性实现管路密封。
在优选实施例中，所述外保护壳体5与所述三通密封连接件4连接并固定，包裹大部分伸出的所述载液锥型内管1与所述载气锥型外管3，使得所述载液锥型内管1与所述载气锥型外管3能不容易断裂。
在优选实施例中，所述喷雾辅助气入口2进入的气流与所述停止喷雾辅助气正压通道6和所述停止喷雾辅助气负压通道7的正负压力产生的气流场分布耦合，通过对所述停止喷雾辅助气正压通道6和所述停止喷雾辅助气负压通道7气流方向和流速的控制，可以确保移动时候不污染样品。
较佳的，20psi至50psi正压加载在所述停止喷雾辅助气正压通道的出口，20psi至50psi负压加载在所述停止喷雾辅助气负压通道的入口。
除气路和液路进出口外，装置其余各个接触面均压紧密封，防止不同气体的污染以及对电喷雾电离产生不良影响。通过石英玻璃管快速拉丝生成短距离内减小壁厚，以及内外径的锥嘴，有利于电喷雾的形成。利用聚醚醚酮材料的伸缩性可有效实现腔体和石英管的密封连接。
本发明可以实现质谱成像过程中，较好效果的电喷雾解吸电离，降低污染样品导致成像模糊。该装置具体工作流程如下：高压加于液路上，电喷雾辅助气流开启，形成稳定电喷雾后开始成像。成像过程中，检测完一点后，开启停止电喷雾辅助气流进出口的压力，移动至下一个检测点并循环，完成图像。
该电喷雾解吸电离装置尖端同轴度高，操作简便，易集成，耐用。不仅有较强的电离效果，而且消除了移动过程样品污染引入的成像模糊。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于质谱成像的电喷雾解吸电离装置，包括载液内管和套设在所述载液内管外的载气外管，所述载液内管用于输出施加了高电压的喷雾溶液，所述载气锥型外管用于输出喷雾辅助气流，作用于所述载液内管输出的喷雾溶液上，形成的电喷雾以对样品进行解吸电离，其特征在于，还包括设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的出口处的外加气流场装置，所述外加气流场装置在受控启动时对所述电喷雾施加气流场以将所述电喷雾引离样品所在区域。
2.根据权利要求1所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，所述外加气流场装置包括停止喷雾辅助气正压通道和停止喷雾辅助气负压通道，所述停止喷雾辅助气正压通道的出口与和所述停止喷雾辅助气负压通道的入口相对设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的出口处，由所述停止喷雾辅助气正压通道输出的辅助气的正压加载在所述停止喷雾辅助气正压通道的出口，由所述停止喷雾辅助气负压通道提供的负压加载在所述停止喷雾辅助气负压通道的入口，所述正压和所述负压之间形成的所述气流场将所述电喷雾引至所述停止喷雾辅助气负压通道内。
3.根据权利要求2所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，所述停止喷雾辅助气正压通道和所述停止喷雾辅助气负压通道分别设置在所述载液内管和所述载气锥型外管的两侧，并形成朝喷雾方向会聚的夹角。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，通过对所述停止喷雾辅助气正压通道的出口和所述停止喷雾辅助气负压通道的入口的气流方向和流速的控制来控制所述电喷雾的引出。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，20psi至50psi的正压加载在所述停止喷雾辅助气正压通道的出口，20psi至50psi的负压加载在所述停止喷雾辅助气负压通道的入口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，还包括三通密封连接件和外保护壳体，所述载液内管和所述载气外管同轴嵌入在所述三通密封连接件内，所述载液内管从所述三通密封连接件的第一端插入并从所述三通密封连接件的第二端伸出，所述载气外管的一端嵌于所述三通密封连接件内，与所述三通密封连接件的喷雾辅助气入口连通，所述载气外管的另一端从所述三通密封连接件的第二端伸出，所述外保护壳体在所述三通密封连接件的第二端外包围所述载液内管和所述载气外管的伸出部分，并具有电喷雾出口，所述停止喷雾辅助气正压通道和停止喷雾辅助气负压通道形成在所述外保护壳体上。
7.根据权利要求6所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，所述三通密封连接件为聚醚醚酮半结晶性热塑有机材料。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，所述载液内管和所述载气外管具有锥型尖端出口。
9.根据权利要求8所述的电喷雾解吸电离装置，其特征在于，所述载液内管和所述载气外管由石英玻璃管快速拉丝加工而成。
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