CN107946167A - 一种金属配合物质谱分析装置 - Google Patents

一种金属配合物质谱分析装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107946167A
CN107946167A CN201711212978.4A CN201711212978A CN107946167A CN 107946167 A CN107946167 A CN 107946167A CN 201711212978 A CN201711212978 A CN 201711212978A CN 107946167 A CN107946167 A CN 107946167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
strainer
mass spectrum
time mass
nozzle
flight time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711212978.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107946167B (zh
Inventor
唐紫超
施再发
林水潮
黄如俊
陈应
王永天
杨静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN201711212978.4A priority Critical patent/CN107946167B/zh
Publication of CN107946167A publication Critical patent/CN107946167A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107946167B publication Critical patent/CN107946167B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/107—Arrangements for using several ion sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H01J49/062—Ion guides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/165—Electrospray ionisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/40—Time-of-flight spectrometers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

一种金属配合物质谱分析装置，涉及质谱分析。设有电喷雾/纳升喷雾离子源、喷嘴、机械泵、漏勺、推斥极、电离室、聚焦极、飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区、飞行时间质谱反射区、检测器和分子泵；推斥极上设有一层薄栅网；喷嘴、第1漏勺、第2漏勺、推斥极、电离室和聚焦极的中心轴在同一直线上依次组成离子传输装置；从喷嘴经第1漏勺、第2漏勺到离子传输装置；机械泵连接在喷嘴与第1漏勺之间；第2分子泵连接在第1漏勺与第2漏勺之间；第1分子泵位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室；飞行时间质谱加速区无场区反射区和检测器共同组成飞行时间质谱分析器；离子传输装置的中轴线与飞行时间质谱分析器垂直正交装配。

Description

一种金属配合物质谱分析装置
技术领域
本发明涉及质谱分析，尤其是涉及一种金属配合物质谱分析装置。
背景技术
随着配位化学的发展，有关研究已不能再局限于对合成终产物的表征，还需要通过对反应过程中间产物的表征，研究和确定合成反应的进程和机理。目前国际上已有的质谱仪器分别着眼于有机化合物(包括生物大分子)或无机化合物的分析测试，却没有一种质谱仪是针对金属配合物这样的无机—有机杂化体系的分析而设计的。其主要原因是：一方面，有机化合物由共价键组成，无机化合物由共价键、离子键和金属键组成，而金属配合物则由相对较弱的配位键结合在一起，它们在电离的过程中极易发生解离而不能得到所需要的分子离子峰(或者不够突出)；另一方面，金属配合物中的金属部分在分析过程中容易沉积在质谱仪内，造成信号污染并降低仪器性能。
真正实现金属配合物质谱分析，要求仪器离子源要“软”([1]Hai～Feng Su,Jing(Jeanne)Yang,Ying Chen,Shui～Chao Lin,Lan～Sun Zheng；Rapid Commun.MassSpectrom.2016,30(Suppl.1):8～13)；离子传输环节要“温和”；质谱仪质量分析器具有宽质量检测范围和高分辨率。现有的商业化仪器主要采用多级杆(如四极杆、六极杆、八极杆)作为离子传输装置来引导离子。离子进入多极杆在射频电场和轴向静电场的作用下，与背景气体频繁发生碰撞而向轴线汇聚，施加射频电场强度不同，离子在多级杆的碰撞冷却效果也不一样。正是存在不同程度的碰撞，使得金属配合物离子在多极杆传输过程中极易发生解离。而且多极杆离子传输入口到分析器距离较远，也会增加离子解离的机率。
发明内容
本发明的目的在于为了解决金属配合物在质谱分析中易解离而测不到分子离子峰的问题，提供一种金属配合物质谱分析装置。
本发明设有电喷雾/纳升喷雾离子源、喷嘴、机械泵、第1漏勺、第2漏勺、推斥极、电离室、聚焦极、飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区、飞行时间质谱反射区、检测器、第1分子泵和第2分子泵；所述电喷雾/纳升喷雾离子源的出口与离子传输轴呈70～90°，所述推斥极、电离室和聚焦极均为圆筒电极，推斥极上设有一层薄栅网；所述喷嘴、第1漏勺、第2漏勺、推斥极、电离室和聚焦极的中心轴在同一直线上依次组成离子传输装置，离子传输装置加静电场对离子进行引导；从喷嘴经第1漏勺、第2漏勺到离子传输装置，真空度依次变好；机械泵连接在喷嘴与第1漏勺之间；第2分子泵连接在第1漏勺与第2漏勺之间；第1分子泵位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室；所述飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区、飞行时间质谱反射区和检测器共同组成飞行时间质谱分析器；所述离子传输装置的中轴线与飞行时间质谱分析器垂直正交装配。
所述喷嘴的喇叭锥进口直径可为0.1～0.5mm，喷嘴与第1漏勺的进口之间距离可为3～5mm；第1漏勺的进口直径可为0.8～1mm，喇叭锥长可为15～25mm，第1漏勺与第2漏勺的进口之间的距离可为15～20mm；第2漏勺的进口直径可为1～1.5mm，喇叭锥长可为20～30mm。所述圆筒电极的内径可为8～10mm，外径可为12～14mm；所述离子传输装置的总长可为5～6cm；所述喷嘴的电压可为300～600V，第1漏勺的电压可为200～450V，第2漏勺的电压可为50～300V，推斥极的电压可为20～30V，电离室的电压可为5～15V，聚焦极的电压可为-40V。
所述机械泵连接在喷嘴与第1漏勺之间的真空度可保持在10Torr量级；所述第2分子泵连接在第1漏勺与第2漏勺之间的真空度可保持在10-4Torr量级；所述第1分子泵位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室的真空度可保持在10-6Torr量级。
所述第1漏勺和第2漏勺的材料可采用黄铜。
所述推斥极、电离室和聚焦极的材料可采用不锈钢。
所述飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区和飞行时间质谱反射区的材料可采用不锈钢。
本发明将电喷雾/纳升喷雾离子源与新型离子传输装置结合，可以对反应过程的中间产物进行表征，研究和确定合成反应的进程和机理，可以很好地用在金属配合物反应形成过程、有机反应过程的跟踪研究。
本发明的有益技术效果如下：
1、本发明将电喷雾/纳升喷雾作为进样方式，可以保持易解离金属配合物的稳定性，且大大提高离子信噪比。
2、本发明离子传输装置从采样进口到分析器加速区的长度只有5cm，如此大大缩短离子的传输距离，减少易解离金属配合物离子的解离机率。
3、本发明离子传输装置完全采用静电场对离子进行引导，可以减少射频电场对离子的影响，大幅度降低离子的解离机率。
4、本发明将飞行时间质谱作为分析器，具有高的灵敏度和分辨率，无质量上限，可以满足大质核比离子的检测。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例电喷雾/纳升喷雾离子源1、喷嘴2、机械泵3、第1漏勺4、第2漏勺5、推斥极6、电离室7、聚焦极8、飞行时间质谱加速区9、飞行时间质谱无场区10、飞行时间质谱反射区11、检测器12、第1分子泵13和第2分子泵14；所述电喷雾/纳升喷雾离子源1的出口与离子传输轴呈70～90°，所述喷嘴2的喇叭锥进口直径为0.1～0.5mm，喷嘴2与第1漏勺4的进口之间距离为3～5mm；第1漏勺4的进口直径为0.8～1mm，喇叭锥长为15～25mm，第1漏勺4与第2漏勺5的进口之间的距离为15～20mm；第2漏勺5的进口直径为1～1.5mm，喇叭锥长为20～30mm；所述推斥极6、电离室7和聚焦极8均为圆筒电极，圆筒电极内径8～10mm，外径12～14mm；推斥极6上设有一层薄栅网；所述喷嘴2、第1漏勺4、第2漏勺5、推斥极6、电离室7和聚焦极8的中心轴在同一直线上依次组成离子传输装置，离子传输装置的总长为5～6cm；离子传输装置加静电场对离子进行引导，所述喷嘴2的电压为300～600V，第1漏勺4的电压为200～450V，第2漏勺5的电压为50～300V，推斥极6的电压为20～30V，电离室7的电压为5～15V，聚焦极8的电压为-40V。
从喷嘴2经第1漏勺4、第2漏勺5到离子传输装置，真空度依次变好；机械泵3连接在喷嘴2与第1漏勺4之间，其真空度保持在10Torr量级；第2分子泵14连接在第1漏勺4与第2漏勺5之间，其真空度保持在10-4Torr量级；第1分子泵13位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室，其真空度保持在10-6Torr量级。
本发明的工作原理如下：
在大气压下由电喷雾/纳升喷雾离子源产生带电液滴，通过喷嘴1进入第1级低真空系统，与背景气体发生碰撞达到去溶剂的效果，离子经第1漏勺4进入到第2级高真空系统，第1漏勺4加上电压后形成静电透镜，对离子束进行初步聚焦，然后离子通过第2漏勺5进入到三级真空系统，离子传输过程中的初始能量取决于加在第2漏勺5上的电压，而后离子经过推斥极6、电离室7、聚焦极8进一步聚焦进入飞行时间质谱加速区9，在正负脉冲的推动下加速进入飞行时间质谱无场区10自由漂移，经过飞行时间质谱反射区11反射后被检测器12接收和记录。离子在飞行时间质谱分析器中的飞行轨迹如图1所示。
本发明可以通过电喷雾/纳升喷雾离子源实现样品的“软”离子化，静电离子传输系统的温和离子传输，飞行时间质量分析器无质量上限，进而实现易解离金属配合物的分析检测，并可以对反应过程的中间产物进行表征，探究和确定合成反应的进程和机理。所述离子源可以将固体、气体、液体样品在大气压条件下实现离子化并送入离子传输区。所述离子传输装置完全采用静电场对离子进行引导，可以减少射频电场对离子的影响，大幅度降低离子的解离机率。所述离子传输装置完全采用静电场对离子进行引导，可以对离子流进行调制聚焦，提高质谱的分辨率。所述加速器采用脉冲双场加速，可以将空间中分散的离子在同一时刻聚焦到某个位置上。所述反射器采用双静电场，可以将初始能量分散的离子进行能量聚焦。所述探测器为离子小角轰击大面阵高时间分辨的电子倍增器并转化成电信号的装置，例如微通道板、电子倍增器等等。所述的质谱仪分辨率可达8000以上。
本发明解决了金属配合物在质谱分析中易解离而测不到分子离子峰的问题。该装置包括电喷雾/纳升喷雾离子源，离子传输装置，飞行时间质谱分析器。所述新型离子传输装置由喷嘴，第1漏勺、第2漏勺2、推斥极、电离室和聚焦极依次同轴排列组成；飞行时间质谱分析器主要由飞行时间质谱加速区，飞行时间质谱无场区，飞行时间质谱反射区，检测器等部分组成。离子传输装置中轴线和飞行时间质谱分析器垂直正交装配。本发明将电喷雾/纳升喷雾离子源和新型离子传输装置、飞行时间质谱分析器相结合，测样时在大气压条件下直接将待测样从离子源喷针喷出，在静电离子传输系统的引导下进入飞行时间质谱分析器。因电喷雾/纳升喷雾离子源可实现样品的“软”离子化，静电离子传输系统实现温和离子传输，飞行时间质量分析器理论上没有质量上限，所以本发明可以广泛应用于易解离金属配合物的分析检测中，并可以对反应过程的中间产物进行表征，研究和确定合成反应的进程和机理。

Claims (9)

1.一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于设有电喷雾/纳升喷雾离子源、喷嘴、机械泵、第1漏勺、第2漏勺、推斥极、电离室、聚焦极、飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区、飞行时间质谱反射区、检测器、第1分子泵和第2分子泵；所述电喷雾/纳升喷雾离子源的出口与离子传输轴呈70～90°，所述推斥极、电离室和聚焦极均为圆筒电极，推斥极上设有一层薄栅网；所述喷嘴、第1漏勺、第2漏勺、推斥极、电离室和聚焦极的中心轴在同一直线上依次组成离子传输装置，离子传输装置加静电场对离子进行引导；从喷嘴经第1漏勺、第2漏勺到离子传输装置，真空度依次变好；机械泵连接在喷嘴与第1漏勺之间；第2分子泵连接在第1漏勺与第2漏勺之间；第1分子泵位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室；所述飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区、飞行时间质谱反射区和检测器共同组成飞行时间质谱分析器；所述离子传输装置的中轴线与飞行时间质谱分析器垂直正交装配。
2.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述喷嘴的喇叭锥进口直径为0.1～0.5mm，喷嘴与第1漏勺的进口之间距离为3～5mm；第1漏勺的进口直径为0.8～1mm，喇叭锥长为15～25mm，第1漏勺与第2漏勺的进口之间的距离为15～20mm；第2漏勺的进口直径为1～1.5mm，喇叭锥长为20～30mm。
3.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述圆筒电极的内径为8～10mm，外径为12～14mm。
4.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述离子传输装置的总长为5～6cm。
5.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述喷嘴的电压为300～600V，第1漏勺的电压为200～450V，第2漏勺的电压为50～300V，推斥极的电压为20～30V，电离室的电压为5～15V，聚焦极的电压为-40V。
6.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述机械泵连接在喷嘴与第1漏勺之间的真空度保持在10Torr量级；所述第2分子泵连接在第1漏勺与第2漏勺之间的真空度保持在10-4Torr量级；所述第1分子泵位于离子传输装置和飞行时间质谱分析器所在腔室的真空度保持在10-6Torr量级。
7.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述第1漏勺和第2漏勺的材料采用黄铜。
8.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述推斥极、电离室和聚焦极的材料采用不锈钢。
9.如权利要求1所述一种金属配合物质谱分析装置，其特征在于所述飞行时间质谱加速区、飞行时间质谱无场区和飞行时间质谱反射区的材料采用不锈钢。
CN201711212978.4A 2017-11-28 2017-11-28 一种金属配合物质谱分析装置 Active CN107946167B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711212978.4A CN107946167B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种金属配合物质谱分析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711212978.4A CN107946167B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种金属配合物质谱分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107946167A true CN107946167A (zh) 2018-04-20
CN107946167B CN107946167B (zh) 2019-06-07

Family

ID=61950217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711212978.4A Active CN107946167B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种金属配合物质谱分析装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107946167B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112750679A (zh) * 2020-12-31 2021-05-04 杭州谱育科技发展有限公司 质谱分析系统及方法
CN113504319A (zh) * 2021-06-25 2021-10-15 杭州谱育科技发展有限公司 大气甲烷δ13C的检测装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594326A (zh) * 2013-11-27 2014-02-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种双电离的离子源
CN106298429A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 中国科学技术大学 一种电喷雾离子源装置
CN106596705A (zh) * 2016-12-21 2017-04-26 中国科学院上海应用物理研究所 一种高温熔盐气相组分检测方法及系统
CN106683973A (zh) * 2017-01-17 2017-05-17 中国科学技术大学 一种用于质谱仪的电喷雾电离源装置及系统
CN107037118A (zh) * 2015-10-16 2017-08-11 布鲁克道尔顿有限公司 在质谱仪中对完整重分子和分子复合物进行结构测定
US9768005B1 (en) * 2015-04-21 2017-09-19 Msp Corporation Electrospray ionizer for mass spectrometry of aerosol particles

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594326A (zh) * 2013-11-27 2014-02-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种双电离的离子源
US9768005B1 (en) * 2015-04-21 2017-09-19 Msp Corporation Electrospray ionizer for mass spectrometry of aerosol particles
CN107037118A (zh) * 2015-10-16 2017-08-11 布鲁克道尔顿有限公司 在质谱仪中对完整重分子和分子复合物进行结构测定
CN106298429A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 中国科学技术大学 一种电喷雾离子源装置
CN106596705A (zh) * 2016-12-21 2017-04-26 中国科学院上海应用物理研究所 一种高温熔盐气相组分检测方法及系统
CN106683973A (zh) * 2017-01-17 2017-05-17 中国科学技术大学 一种用于质谱仪的电喷雾电离源装置及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴小虎等: "A Reflectron Time-of-Flight Mass Spectrometer with a Nano-Electrospray Ionization Source for Study of Metal Cluster Compounds", 《CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112750679A (zh) * 2020-12-31 2021-05-04 杭州谱育科技发展有限公司 质谱分析系统及方法
CN113504319A (zh) * 2021-06-25 2021-10-15 杭州谱育科技发展有限公司 大气甲烷δ13C的检测装置和方法
CN113504319B (zh) * 2021-06-25 2023-09-15 杭州谱育科技发展有限公司 大气甲烷δ13C的检测装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107946167B (zh) 2019-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6588118B2 (ja) イオン生成と、不連続の大気インターフェースの周期との同期
US9570281B2 (en) Ion generation device and ion generation method
CN101281165B (zh) 一种质谱分析样品的离子化装置
CN103295873B (zh) 一种低压下产生分析用离子的方法和装置
CN104241077B (zh) 磁场约束的常压微辉光放电解吸质谱离子源及质谱分析器
CN102221576A (zh) 一种产生、分析离子的方法与装置
Corr et al. Design considerations for high speed quantitative mass spectrometry with MALDI ionization
CN106373853B (zh) 一种用于质谱仪离子化以及离子引入装置
US9111739B2 (en) Ionization method and apparatus using electrospray, and analyzing method and apparatus
CN101329299A (zh) 新型电喷雾进样真空紫外单光子电离质谱分析装置
CN104347343A (zh) 一种分析装置及方法
CN109003875A (zh) 一种基于串级质谱的质谱组织分析仪器及其使用方法
CN103258711A (zh) 一种溶剂辅助电喷雾离子化装置及使用该装置实现电喷雾离子化的方法
CN108538700A (zh) 一种质子转移反应离子源、质谱仪及其检测方法
CN107946167B (zh) 一种金属配合物质谱分析装置
CN106898538B (zh) 质谱离子源
CN111477533A (zh) 用于低真空系统离子产生、传输与质谱联用的装置
CN105304457A (zh) 一种直线式飞行时间质谱仪
US8835838B2 (en) Method and apparatus for analysis and ion source
Jackett et al. Conversion of the Finnigan‐MAT TSQ‐70 thermospray ionization interface to an electrospray ionization interface
CN102820201B (zh) 同轴嵌套型多模式离子源
CN220041779U (zh) 一种微波等离子体炬飞行时间质谱仪
RU137381U1 (ru) Устройство времяпролетного масс-спектрометра для разделения и регистрации ионов анализируемых веществ
US9524859B2 (en) Pulsed ion beam source for electrospray mass spectrometry
CN216978930U (zh) 基于激光解吸辅助碳纤维离子化的敞开式质谱成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant