CN108426940A - 敞开式离子化质谱的离子分离装置及方法 - Google Patents

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宁录胜
赵鹏
周峰
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    • H01J49/02—Details
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Abstract

本发明提供了一种敞开式离子化质谱的离子分离装置及方法，所述离子分离装置包括：绝缘管两端开口；第一格栅离子门设置在所述绝缘管内；第二格栅离子门设置在离子行进通道上所述第一格栅离子门的上游；电极，所述极设置在所述绝缘管内，且处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间；迁移环设置在所述绝缘管内，且处于所述离子行进通道上所述第一格栅离子门的下游；屏蔽栅，屏蔽栅设置在所述离子行进通道上所述迁移环的下游；气体依次穿过所述气体进口、屏蔽栅后进入绝缘管内；所述气体出口设置在处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管上。本发明具有高分辨分离、背景干扰小等优点。

Description

敞开式离子化质谱的离子分离装置及方法
技术领域
本发明涉及质谱，特别涉及敞开式离子化质谱的离子分离装置及方法。
背景技术
敞开式离子化质谱是近年来新兴的一种在敞开的大气压环境中直接对物体表面物质进行离子化的质谱分析技术。大气压敞开式离子化(AI)技术具有较高基质耐受能力，可在无需(或只需少量)样品预处理和预分离的情况下对复杂基体样品中的待测物进行直接离子化。因此可以说AI的出现使质谱技术摆脱了过去严重依赖样品前处理和色谱分离手段的限制，使之升级成为一种现场分析利器，可充分发挥出其高通量、高灵敏度和定性准确的技术优势，实现对各类样品的快速准确、高通量的筛查和确证。
该类分析技术主要有以下不足：(1)进入质谱的检测成分相对复杂，所得质谱背景信号高；(2)不经过色谱分离，无法获得样品的保留时间这一样品特性，难以对异构体进行区分。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种分离效果好、背景干扰小的离子分离装置，应用于复杂化合物的高分辨分离，实现了现有质谱技术不能区分的异构体或复合物的分析。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种敞开式离子化质谱的离子分离装置，所述离子分离装置包括：
绝缘管，所述绝缘管两端开口；
第一格栅离子门，所述第一格栅离子门设置在所述绝缘管内；
第二格栅离子门，所述第二格栅离子门设置在离子行进通道上所述第一格栅离子门的上游；
电极，所述电极设置在所述绝缘管内，且处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间；
迁移环，所述迁移环设置在所述绝缘管内，且处于所述离子行进通道上所述第一格栅离子门的下游；
屏蔽栅，屏蔽栅设置在所述离子行进通道上所述迁移环的下游；
气体进口、气体出口，气体依次穿过所述气体进口、屏蔽栅后进入绝缘管内；所述气体出口设置在处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管上。
本发明的目的还在于提供了一种分离效果好、背景干扰小的根据上述离子分离装置的离子分离方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
根据上述的离子分离装置的离子分离方法，所述离子分离方法包括以下步骤：
(A1)所述第一格栅离子门关闭，所述第二格栅离子门打开；
样品被离子化后穿过第二格栅离子门进入绝缘管内，未被离子化的样品进入绝缘管内；
(A2)所述第二格栅离子门关闭，在电极的电场作用下，离子被约束在第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管内；
在上述过程中，迁移气穿过依次穿过气体进口和屏蔽栅后进入绝缘管内，携带着绝缘管内的未被离子化的样品从所述气体出口排出绝缘管。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.采用低场离子漂移管设计和射频幅值、频率以及相位自适应技术，依据离子的大小、形状和电荷，在时间上对离子进行二维分离，达到复杂化合物的高分辨分离；
2.离子分离速度远快于色谱分离的速度，通过获得不同漂移时间内的质谱图和离子碰撞截面(CCS)数据，可以降低背景干扰，简化谱图；
3.并且每次分析获得离子碰撞截面相同，不会像色谱保留时间那样发生漂移，从而实现分析物的可靠鉴定和定量，实现常规质谱方法不能区分的异构体或复合物等分析。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的离子分离装置的剖视图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例1的敞开式离子化质谱的离子分离装置的结构简图，如图1所示，所述离子分离装置包括：
绝缘管1，所述绝缘管两端开口的直通式结构；
第一格栅离子门4，所述第一格栅离子门设置在所述绝缘管内；
第二格栅离子门2，所述第二格栅离子门设置在离子行进通道上所述第一格栅离子门的上游；
电极3，所述电极设置在所述绝缘管内，且处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间；
迁移环5，所述迁移环设置在所述绝缘管内，且处于所述离子行进通道上所述第一格栅离子门的下游；
屏蔽栅6，屏蔽栅设置在所述离子行进通道上所述迁移环的下游；
气体进口8、气体出口9，气体依次穿过所述气体进口、屏蔽栅后进入绝缘管内；所述气体出口设置在处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管上；
离子漏斗7，所述离子漏斗的一端与所述绝缘管远离所述第二格栅离子门的一端连接；
流量控制器件，如流量控制阀，所述流量控制器件设置在所述气体进口和/或气体出口处；
泵，所述泵设置在所述气体出口的下游，用于抽出绝缘管内的气体。
本发明实施例的敞开式离子化质谱的离子分离方法，也即根据上述的离子分离装置的工作方法，所述离子分离方法包括以下步骤：
(A1)所述第二格栅离子门打开，第一格栅离子门关闭；
样品被离子化后穿过第二格栅离子门进入绝缘管内，未被离子化的样品进入绝缘管内；
(A2)所述第二格栅离子门关闭，在电极的电场作用下，离子被约束在第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管内；
(A3)所述第一格栅离子门打开，离子穿过第一格栅离子门进入下游迁移，迁移后的离子穿过屏蔽栅，从而排出绝缘管内；
(A4)离子被所述离子漏斗聚焦，之后通往质谱的离子传输系统或质量检测器。
在上述过程中，迁移气穿过依次穿过气体进口和屏蔽栅后进入绝缘管内，携带着绝缘管内的未被离子化的样品从所述气体出口排出绝缘管；还需调节所述电极、迁移环的电压、幅值及频率，这种调节方式是本领域的现有技术，在此不再赘述。
实施例2：
根据本发明实施例1的离子分离装置及方法的应用例。
在该应用例中，所述第二格栅离子门设置在所述绝缘管的端部并连接；所述气体进口设置在所述绝缘管远离所述第二格栅离子门的端部上；所述电极为环状机构；气体出口设置在所述电极和第一格栅离子门之间的绝缘管上；所述迁移环的数量为4-9，均匀设置；控制气体进口和气体出口的流量，流量之比为1.66:1到10:1之间。

Claims (9)

1.一种敞开式离子化质谱的离子分离装置，其特征在于：所述离子分离装置包括：
绝缘管，所述绝缘管两端开口；
第一格栅离子门，所述第一格栅离子门设置在所述绝缘管内；
第二格栅离子门，所述第二格栅离子门设置在离子行进通道上所述第一格栅离子门的上游；
电极，所述电极设置在所述绝缘管内，且处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间；
迁移环，所述迁移环设置在所述绝缘管内，且处于所述离子行进通道上所述第一格栅离子门的下游；
屏蔽栅，屏蔽栅设置在所述离子行进通道上所述迁移环的下游；
气体进口、气体出口，气体依次穿过所述气体进口、屏蔽栅后进入绝缘管内；所述气体出口设置在处于所述第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管上。
2.根据权利要求1所述的离子分离装置，其特征在于：所述第二格栅离子门设置在所述绝缘管的端部并连接。
3.根据权利要求1所述的离子分离装置，其特征在于：所述离子分离装置进一步包括：
离子漏斗，所述离子漏斗的一端与所述绝缘管远离所述第二格栅离子门的一端连接。
4.根据权利要求1所述的离子分离装置，其特征在于：所述气体进口设置在所述绝缘管远离所述第二格栅离子门的端部上。
5.根据权利要求4所述的离子分离装置，其特征在于：所述离子分离装置进一步包括：
流量控制器件，所述流量控制器件设置在所述气体进口和/或气体出口处。
6.根据权利要求1所述的离子分离装置，其特征在于：所述迁移环的数量为4-9，均匀设置。
7.根据权利要求1-6任一所述的离子分离装置的离子分离方法，所述离子分离方法包括以下步骤：
(A1)所述第一格栅离子门关闭，所述第二格栅离子门打开；
样品被离子化后穿过第二格栅离子门进入绝缘管内，未被离子化的样品进入绝缘管内；
(A2)所述第二格栅离子门关闭，在电极的电场作用下，离子被约束在第一格栅离子门和第二格栅离子门之间的绝缘管内；
在上述过程中，迁移气穿过依次穿过气体进口和屏蔽栅后进入绝缘管内，携带着绝缘管内的未被离子化的样品从所述气体出口排出绝缘管。
8.根据权利要求7所述的离子分离方法，其特征在于：控制气体进口和气体出口的流量，流量之比为1.66:1到10:1之间。
9.根据权利要求7所述的离子分离方法，其特征在于：所述离子分离方法进一步包括：
(A3)所述第一格栅离子门打开，离子穿过第一格栅离子门进入下游迁移，迁移后的离子穿过屏蔽栅，从而排出绝缘管内。
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