CN108072695A - 一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法 - Google Patents

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李海洋
王爽
蒋丹丹
王永超
王伟民
侯可勇
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    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber

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Abstract

本发明公开了一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法。本方法以装配有热解析进样器、大气压环境射频灯电离源和不连续大气压接口的矩形离子阱质谱为检测仪器，通过直接质谱分析，实现对于不同品牌香水的快速检测。在相同温度下，香水中有效物质的挥发速率是不相同的，不同品牌的香水中挥发性物质和半挥发性物质的含量也是不同的，因此经过离子阱质谱分析后所获得的质谱图也是不同的，这样就可以建立不同品牌香水的离子阱质谱识别模型库，将待检测香水的质谱数据与质谱识别谱库中的数据进行对比，即可鉴别香水的品牌、系列及香型。

Description

一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法
技术领域
本发明涉及质谱应用领域，具体来说是一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法。
背景技术
香水是一种重要的化妆品，随着经济的发展和人们生活质量的不断提高，香水的市场已经越来越大，与此同时真假、优劣的香水使人难以分辨。同时，由于香水本身组成的复杂性以及气味遮蔽，也为恐怖分子携带及运输爆炸物提供了良好的掩护。因此，实现对于未知香水的检测及品牌归类不仅是市场的需求，同时也可以为保卫国家和社会安全贡献力量。
传统的香水检测技术主要是GC/GC-MS，虽然这种方法具有灵敏度高、分析精度高、定性准确等特点，但是这种方法不能进行现场即时分析，并且操作复杂，样品分析所需的时间较长。而本专利提出的基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法，只需简单的样品前处理，单个样品检测可在5s内完成，通过与香水品牌的离子阱质谱识别模型库对比，即可快速确定检测的香水种类或者品牌。
发明内容
本发明公开了一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法。本方法以装配有热解析进样器、大气压环境射频灯电离源和不连续大气压接口的矩形离子阱质谱为检测仪器，通过直接质谱分析，获得已知的不同种类的香水对应的特征质谱图，建立相应香水种类的离子阱质谱识别模型库，通过对比待测香水的质谱数据与识别模型库中的数据，实现对于香水种类的确认。
本发明采用的技术方案如下：
以装配有热解析进样器、大气压环境射频灯电离源和不连续大气压接口的矩形离子阱质谱仪为检测仪器；
1)对于2种以上已知的香水分别取样，分别经有机溶剂稀释后，分别用进样针点样于采样试纸上，在室温下使溶剂挥发，然后将采样试纸插入热解析进样器进行热解析，样品蒸气经大气压环境射频灯电离源进行电离，电离后的样品离子分别通过不连续大气压接口进入矩形离子阱质量分析器进行质谱分析，样品分析时间小于5s；
根据香水中不同物质的解析速率以及含量的不同，获得其对应的特征质谱图，建立相应香水品牌的离子阱质谱识别模型库；
2)对待检测香水样品取样，并加入有机溶剂稀释后，按上述步骤1)中的方法进样至离子阱质谱仪中检测，获得待检香水样品的质谱图，通过与所述矩形离子阱质谱识别模型库中的质谱图数据进行对比，若其与模型库中质谱图中的一个相同，即可确认其为已知种类的香水，否则表示其不是模型库中任一已知种类的香水。
已知种类的香水是指：已知品牌、系列及香型的香水。
为了实现香水样品的高灵敏检测，本发明采用大气压环境射频灯电离源，并通过添加特定的试剂分子丙酮，来提高电离的选择性与电离效率。
为了提高农药检测的稳定性，我们引入了热解析进样器，通过先将样品气化再导入电离腔进行电离，从而保证了进样的稳定性。
为了缩短分析时间，我们选择了不连续大气压接口作为连接电离源和质谱真空系统的纽带。进样时，电磁阀打开，进样完毕，电磁阀立即关闭，电磁阀开启的时间选择9ms。不连续大气压接口的使用一方面保证了进样量，另一方面也保证了真空腔体内的气压不至于有太大波动，减小了泵的抽气量，大大缩短了分析检测的时间。
香水的组成成分复杂，所得的质谱图也比较复杂，通过FIT滤波及小波变换等算法处理使谱图大大简化，通过多种寻峰算法、混合高斯系统解谱算法、主成分分析法等过程中的一种或二种以上比对和识别，实现已知种类香水的离子阱质谱识别模型库的建立。
本发明的优点如下：
采用大气压环境射频灯电离源，并通过添加特定的试剂分子丙酮，来提高电离的选择性与电离效率；热解析进样器，通过先将样品气化再导入低温等离子体进行电离，从而保证了进样的稳定性；选择了不连续大气压接口作为连接电离源和质谱真空系统的纽带，大大缩短了分析检测的时间，单个样品检测时间小于5s。
与传统的香水检测方法相比，本专利提出的方法克服了传统GC/GC-MS检测方法不能进行现场即时分析，并且操作复杂，样品分析所需的时间较长等缺点，只需简单的样品前处理，单个样品检测可在5s内完成，并且通过与香水品牌的离子阱质谱识别模型库对比，即可快速确定被检测的香水种类或者品牌。
附图说明
图1基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法流程示意图；
图2三种不同品牌香水样品的矩形离子阱质谱图。
具体实施方式
本发明涉及一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法，该方法包括：
以装配有热解析进样器、大气压环境射频灯电离源和不连续大气压接口的矩形离子阱质谱仪为检测仪器。
对于不同品牌的香水取样，经一定量有机溶剂稀释后，用进样针点样于采样布上，在室温下使溶剂挥发，然后将采样布插入热解析进样器进行热解析，样品蒸汽经大气压环境射频灯电离源进行电离，电离后的样品离子通过不连续大气压接口进入矩形离子阱质量分析器进行质谱分析，整个样品分析时间小于5s。
根据香水中不同物质的解析速率以及含量的不同，获得其对应的特征质谱图，建立相应香水品牌的离子阱质谱识别模型库。
对待检测香水样品取样，并加一定量有机溶剂稀释后，按上述方法进样至离子阱质谱仪中检测，获得待检香水样品的质谱图，通过与所述矩形离子阱质谱识别模型库中的数据进行对比，鉴别该香水的种类。
质谱仪所用的热解析进样器的温度可根据需要，在室温至200℃之间任意调节，本方法选用最优的热解析温度为120℃。；进样器需要一路载气，用于载带解析出的样品分子进入电离腔，本专利中载气优选为干燥空气。
质谱仪所用的大气压环境射频灯电离源，其发射的光子能量为10.6eV，并且需要在载气中添加试剂分子，用以辅助样品电离，所添加的试剂分子优选为丙酮。
质谱仪所用的不连续大气压接口作为连接电离源和质谱系统的关键部件，由一个脉冲电磁阀和一段导电软管组成；当脉冲电磁阀接收到一个脉冲信号时，阀门打开，电离源和质谱真空系统接通；阀门打开的时间根据需要，可以从5ms到20ms任意调节。
采样布是用来承接液体或者固体样品，其材质为聚四氟乙烯，采样布的尺寸规格为105mm*28mm。
所述对不同品牌的香水取样，经有机溶剂稀释，所使用的工具为移液枪或者带刻度的注射器；稀释所用的溶剂包括：丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、乙腈、环己烷等；样品的稀释倍数为1000倍或者2000倍。
所述建立相应香水品牌的离子阱质谱识别模型库，包括：基于获得的离子阱质谱图数据，通过FIT滤波、小波变换处理，利用多种寻峰算法、混合高斯系统解谱算法、主成分分析法中的一种或二种以上比对和识别，实现已知种类香水的离子阱质谱识别模型库的建立。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
图1提供了一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法的具体操作流程。操作主要分为四个步骤，分别为标准样品检测、建立特征识别谱库、待测样品检测、数据对比与结果识别。
实施例2
图2给出了三种不同品牌香水样品的矩形离子阱质谱图，从图中可以看出，不同种类的香水的离子阱质谱图是不同的，香水中物质种类以及相对含量的不同可以作为香水识别的依据。

Claims (10)

1.一种基于矩形离子阱质谱仪的香水检测及鉴别方法，其特征在于：以装配有热解析进样器、大气压环境射频灯电离源和不连续大气压接口的矩形离子阱质谱仪为检测仪器；
1)对于2种以上已知的香水分别取样，分别经有机溶剂稀释后，分别用进样针点样于采样试纸上，在室温下使溶剂挥发，然后将采样试纸插入热解析进样器进行热解析，样品蒸气经大气压环境射频灯电离源进行电离，电离后的样品离子分别通过不连续大气压接口进入矩形离子阱质量分析器进行质谱分析，样品分析时间小于5s；
根据香水中不同物质的解析速率以及含量的不同，获得其对应的特征质谱图，建立相应香水品牌的离子阱质谱识别模型库；
2)对待检测香水样品取样，并加入有机溶剂稀释后，按上述步骤1)中的方法进样至离子阱质谱仪中检测，获得待检香水样品的质谱图，通过与所述矩形离子阱质谱识别模型库中的质谱图数据进行对比，若其与模型库中质谱图中的一个相同，即可确认其为已知种类的香水，否则表示其不是模型库中任一已知种类的香水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：已知种类的香水是指：已知品牌、系列及香型的香水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：质谱仪所用的热解析进样器的温度可根据需要，在室温至200℃之间任意调节；进样器需要一路载气，用于载带解析出的样品分子进入电离腔，载气的种类可以是干燥空气、氮气、氦气或者氩气等稳定气体；质谱仪所用的大气压环境射频灯电离源，其发射的光子能量为10.6eV，并且需要在载气中添加试剂分子，用以辅助样品电离，所添加的试剂分子包括丙酮、二氯甲烷或异丙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：质谱仪所用的不连续大气压接口作为连接电离源和质谱真空系统的关键部件，由一个脉冲电磁阀和一段导电软管组成；当脉冲电磁阀接收到一个脉冲信号时，阀门打开，电离源和质谱真空系统接通；阀门打开的时间根据需要，可以从5ms到20ms任意调节。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采样试纸是用来承接液体或者固体样品，其材质为聚四氟乙烯，采样试纸的尺寸规格为105mm*28mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对香水取样，经有机溶剂稀释，所使用的工具为移液枪或者带刻度的注射器；稀释所用的溶剂包括：丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、乙腈、环己烷等；样品的稀释倍数为1000倍或者2000倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述建立香水的离子阱质谱识别模型库，包括：基于获得的离子阱质谱图数据，通过FIT滤波和/或小波变换处理，利用多种寻峰算法、混合高斯系统解谱算法、主成分分析法中的一种或二种以上比对和识别。
8.根据利要求3所述的方法，其特征在于：所述热解析温度优选为120℃。
9.根据利要求3所述的方法，其特征在于：所述的添加试剂优选为丙酮。
10.根据利要求4所述的方法，其特征在于：所述的进样时间优选为9ms。
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