CN108760638B - 一种研究分子光异构化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光谱化学领域，一种研究分子光异构化的方法，采用多种光激发模式研究气相的分子离子的光异构化，能够在质谱阶段前进行同分异构物选择并对产物中的同分异构物进行鉴别，具有多种光激发模式；能够用于研究分子离子的光分解，能够同时从迁移速率和质量两方面来鉴别其带电产物；本发明特殊的电喷雾方法能够喷射出较为均匀的雾化液滴，喷射头具有环状的液体通道，液体以薄层的形状被施加上高电压，从而能够喷射出较为均匀的雾化液滴，提高进入漂移区域的离子包的质量。
Description
技术领域
本发明涉及光谱化学领域，尤其是一种具有多种光激发模式的一种研究分子光异构化的方法。
背景技术
光异构化作用是指在光激发下分子在同质异构间发生的结构变化，能够通过分析某些光谱线来判断光异构反应对分子中每一个基团乃至每一个原子化学位移的影响，通常采用质谱或离子迁移谱来研究，通常是将样品分子以离子的形式注入漂移区域，并通过电极产生的电场使其运动来进行后续的测量。现有技术缺陷一：现有技术无法在同一装置中实现激光从横向及纵向与离子束重叠以相互作用；现有技术缺陷二：通常采用电喷雾方法将样品分子注入漂移区域，现有技术的电喷雾的质量流量输出较低，所述一种研究分子光异构化的方法能够解决问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一种研究分子光异构化的方法，能够在质谱阶段前进行同分异构物选择并对产物中的同分异构物进行鉴别，具有多种光激发模式；能够用于研究分子离子的光分解，能够同时从迁移速率和质量两方面来鉴别其带电产物；本发明喷射头具有环状的液体通道，液体以薄层的形状被施加上高电压，从而能够喷射出较为均匀的雾化液滴，提高进入漂移区域的离子包的质量。
本发明所采用的技术方案是：
研究分子光异构化的装置主要包括电喷雾装置、离子聚束器I、离子门I、激光器I、偏向电极组I、直线电极组I、离子门II、激光器II、直线电极组II、偏向电极组II、离子聚束器II、激光器III、八极离子引导器、四极质量过滤器、探测器、真空腔、漂移腔、气体进口和气体出口，xyz为三维坐标系，所述离子聚束器I、离子门I、偏向电极组I、直线电极组I、离子门II、直线电极组II、偏向电极组II和离子聚束器II依次连接，所述离子聚束器I、离子门I、偏向电极组I、直线电极组I、离子门II、直线电极组II、偏向电极组II和离子聚束器II均位于所述漂移腔内部，所述偏向电极组I、直线电极组I、直线电极组II和偏向电极组II均由内径为四十毫米的环形电极组成，所述偏向电极组I、直线电极组I、直线电极组II和偏向电极组II的环形电极中心形成的空间为漂移区域，所述漂移腔具有起始端和末端，所述起始端和末端均具有一个小孔用于通过离子束流，所述气体进口位于漂移腔末端的侧壁，所述气体出口位于漂移腔起始端的侧壁，所述气体进口依次连接有质量流量控制器和储气罐，储气罐中装有缓冲气体，缓冲气体为氮气或氦气，通过质量流量控制器能够控制漂移腔中的缓冲气体流量，缓冲气体从气体出口排出漂移腔，缓冲气体流量典型值为0.3SLM，SLM为标准气体每升/分钟，能够形成一个通过离子聚束器I的气体逆流，并能够阻止中性分子特别是电喷雾溶液中的溶剂分子进入漂移区域，漂移腔具有放气阀，通过调节缓冲气流流量和所述放气阀的开与关的频率，能够控制漂移区域中的气压，所述气压典型值为1000帕斯卡，所述电喷雾装置位于漂移腔的起始端外一侧，所述真空腔位于漂移腔的末端外一侧，所述八极离子引导器、四极质量过滤器和探测器依次线性排列地位于真空腔内部，所述真空腔的起始端具有一个小孔用于通过离子束流，真空腔连接有真空泵组，所述真空泵组能够对所述真空腔抽真空，真空度优于10-5mbar，当电喷雾装置产生待测分子的离子后，离子依次经过所述离子聚束器I、离子门I、偏向电极组I、直线电极组I、离子门II、直线电极组II、偏向电极组II、离子聚束器II、八极离子引导器和四极质量过滤器到达探测器，从而形成离子束流路径。所述偏向电极组I和偏向电极组II分别均具有十九个环形电极，环形电极垂直于yz平面，相邻的环形电极之间的夹角为五度，所述偏向电极组I中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列，所述偏向电极组II中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列；所述偏向电极组I和偏向电极组II中相邻的环形电极之间均串联有一兆欧姆电阻来分压，所述偏向电极组I和偏向电极组II分别通过两个高压电源来提供电压；直线电极组I和直线电极组II分别均具有二十个环形电极，环形电极垂直于yz平面，偏向电极组II的环形电极具有通孔，激光器III发射的激光能够通过所述通孔沿z负方向进入漂移区域；激光器I发射的激光束能够通过所述偏向电极组I进入漂移区域，激光器II发射的激光束能够通过所述直线电极组II进入漂移区域；离子聚束器I由五十块厚度为一毫米的金属环形电极组成，包括十个内径为四十毫米的环形电极和沿z正方向内径为从四十毫米线性减小至二毫米的四十个环形电极，相邻金属环形电极用一毫米厚的绝缘片隔开；漂移区域末端连接的离子聚束器II由四十个沿z正方向内径为从四十毫米线性减少至二毫米的环形电极组成；所述电喷雾装置由外管、内管、挡板、进气口和液体入口组成，所述挡板能够将所述内管的一侧端口密封，所述外管和内管均为圆柱形，外管的内径为3000微米，内管的外径为2700微米，所述外管和内管为同轴嵌套构型，所述外管和内管之间为液体通道，进气口和液体入口分别连接外管外壁并与所述液体通道连通，外管内壁具有分散的沿外管轴向的凹槽，所述凹槽能够使得液体在局部形成突出状以增大局域电场。所述外管内壁的凹槽的数量为四到十二个，凹槽断面形状为半圆形或正方形或三角形。
试验时，电喷雾产生的离子在离子聚束器I中积聚，离子门I周期性地开启以使得离子束注入偏向电极组I所在的漂移区前段，离子受到漂移电场作用，向漂移腔末端运动，并与漂移区域中充有的氮气或氦气相互碰撞；离子在离开漂移区域之后被离子聚束器II收集，之后依次通过漂移腔末端的小孔、真空腔起始端的小孔、八极离子引导器、四极质量过滤器后，最终进入探测器。当离子通过离子聚束器I后，或是通过离子聚束器II之后的漂移区域时，离子能够被激光横向照射，当离子在漂移区域中间时能够被激光轴向照射，即不同的激发模式。
本发明原理是，主要是基于离子迁移谱测量方法，漂移区域中具有弯曲段，能够使得激光束与漂移的离子在轴向或横向产生重叠并相互作用以改变离子的同分异构形式，导致离子的漂移速度发生改变。
离子迁移谱的工作原理：由电喷射或者光激发形成的离子包在电场的作用下在漂移区域中移动，并与漂移区域中的缓冲气体碰撞，在构型上较为紧凑的分子异构体运动的速度较快，因此能够从空间及时间上将其与构型较大的分子异构体区分开来。另外，本发明中的漂移区域特有两段弯曲段，弯曲段由一系列环形电极组成且具有及特殊的排布结构，能够达到使离子在漂移区域中重新汇聚的效果，原理如下：在第一个弯曲段，弯曲段下侧的环形电极之间的距离短，因此电场强度大且离子的运动路径短，因此一个离子包中靠近弯曲段下侧的离子比靠上侧的离子的漂移距离短，因此运动到前面，而在第二个弯曲段，弯曲段下侧的环形电极之间的距离长，因此电场强度小且离子的运动路径长，因此靠弯曲段下侧的离子比靠上侧的离子的漂移距离长，因此离子包中靠上侧和靠下侧的离子又重新汇聚。这样设计的优点是其后端无需采用对偏转离子束方向偏转较大的离子聚束器，从而避免离子在通过离子聚束器的过程中损失过大，避免影响采集得到的谱的分辨率。本发明能够测量经过迁移率选择的同分异构体的光异构化作用谱，装置探测的是离子漂移速度的变化，并通过测量光异构体的信号与用于光激发的激光波长的关系，得到光异构化作用谱。通过测量光异构体产率作为激光波长的函数，能够得到反映出分子吸收谱与依赖于光波长λ的异构化产率φ(λ)的作用谱，如果该产率φ(λ)独立于光波长，则光异构化作用谱与光吸收谱相似，这种形式的光异构化作用谱弥补了现有的用于探测分子离子的谱技术的不足。
所述一种研究分子光异构化的方法的步骤为：
一.将高纯氮气从电喷雾装置的进气口通入，流量典型值为1.0SLM，SLM为标准气体每升/分钟，同时将包含待测分子的溶液从电喷雾装置的液体入口通入，流量典型值为2.0毫升/分钟；
二.在电喷雾装置的外管和内管之间施加电压，电压范围1000V到5000V，使得溶液中的部分待测分子成为离子形式，并且溶液在电喷雾装置出口形成雾化的液滴，调节电压能够调整液体喷雾的形状，一部分液滴通过漂移腔起始端的小孔进入漂移腔；
三.进入漂移腔的离子在通过离子聚束器I时，离子聚束器I的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，交流电势的驱动频率为300kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势沿z正方向递减，使得离子束达到汇聚的效果；
四.离子束经过偏向电极组I所在的漂移区域时的运动方向先偏离z方向后又回到z方向，接下来依次经过直线电极组I、离子门II、直线电极组II后，接下来在偏向电极组II所在的漂移区域中运动方向先偏离z方向后又回到z方向；
五.激光照射到位于漂移区域中的离子包，对其进行激发，激光束横截面大于5毫米×5毫米以使得整个离子包都被照射到，有三种光激发模式可以选择：
模式一：离子在通过离子门I之后30毫米位置受到由激光器I发射的激光脉冲照射，母离子以及由光激发产生的光异构体、光碎片离子在经过漂移区域后能够在时间和空间上被分离开来，优点是整个离子包能够在扩散之前被相对较强的激光照射；
模式二：在漂移区域中离子包经过离子门II的迁移率选择后，被由激光器II发射的激光照射。在离子门I开启并将某个离子包传输通过后，离子门II开启100微秒，在离子门II后15mm位置，由激光器II发射的激光脉冲与所选择的离子相重叠，优点是能够对漂移管中的在时间和空间上分离的光异构体进行激发，生成经过迁移率选择的异构体离子包，其结果是，光异构体信号能够在零背底的条件下被观测到；
模式三：由激光器III发射的激光通过偏向电极组II的环形电极上的通孔，沿z方向辐射到离子上，优点是适用于从基态激发到激发态并迅速弛豫到基态的分子离子，在这种条件下，激光激发能够用于建立基态与激发态之间的光驱动平衡；
六.离子束进入离子聚束器II，离子聚束器II的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，驱动频率为500kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势线性递减，使得离子束进一步汇聚；
七.离子束依次通过漂移腔末端的小孔及真空腔起始端的小孔进入真空腔，离子束经过八极离子引导器后，其在xz平面的截面减小；
八.离子束经过四极质量过滤器，通过调节四极质量过滤器的四极杆上的电压值，电压范围50V到200V，能够根据离子的荷质比差异对离子进行质量选择；
九.经过质量选择的离子进入探测器，得到对应的信号；
十.分析数据，得到不同激光条件下探测器探测到的离子信号的强弱及延迟时间，得到各异构体离子包到达探测器的时间的分布，得到各异构体离子包到达探测器的时间与其荷质比的关系，得到各异构体离子包到达探测器的时间与光激发采用的激光波长的关系，判断产生的离子的类型及其与不同激光波长的关系，得到光异构化作用谱；
十一.进一步分析数据，确定测得的离子迁移率与分子结构的关系。
本发明的有益效果是：
本发明方法采用多种光激发模式研究气相的分子离子的光异构化，其优点是能够在质谱阶段前进行同分异构物选择并对产物中的同分异构物进行鉴别；也能够用于研究分子离子的光分解，能够同时从迁移速率和质量两方面来鉴别光分解的带电产物；另外，本发明的特殊的电喷雾方法能够喷射出较为均匀的雾化液滴，提高进入漂移区域的离子包的质量。
附图说明
下面结合本发明的图形进一步说明：
图1是本发明示意图；
图2是电喷雾装置的俯视图；
图3是电喷雾装置的侧视图。
图中，1.电喷雾装置，1-1.外管，1-2.内管，1-3.挡板，1-4.进气口，1-5.液体入口，2.离子聚束器I，3.离子门I，4.激光器I，5.偏向电极组I，6.直线电极组I，7.离子门II，8.激光器II，9.直线电极组II，10.偏向电极组II，11.离子聚束器II，12.激光器III，13.八极离子引导器，14.四极质量过滤器，15.探测器，16.真空腔，17.漂移腔，18.气体进口，19.气体出口。
具体实施方式
如图1是本发明示意图，研究分子光异构化的装置主要包括电喷雾装置(1)、离子聚束器I(2)、离子门I(3)、激光器I(4)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、激光器II(8)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)、离子聚束器II(11)、激光器III(12)、八极离子引导器(13)、四极质量过滤器(14)、探测器(15)、真空腔(16)、漂移腔(17)、气体进口(18)和气体出口(19)，xyz为三维坐标系，所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)和离子聚束器II(11)依次连接，所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)和离子聚束器II(11)均位于所述漂移腔(17)内部，所述偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、直线电极组II(9)和偏向电极组II(10)均由内径为四十毫米的环形电极组成，所述偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、直线电极组II(9)和偏向电极组II(10)的环形电极中心形成的空间为漂移区域，所述漂移腔(17)具有起始端和末端，所述起始端和末端均具有一个小孔用于通过离子束流，所述气体进口(18)位于漂移腔(17)末端的侧壁，所述气体出口(19)位于漂移腔(17)起始端的侧壁，所述气体进口(18)依次连接有质量流量控制器和储气罐，储气罐中装有缓冲气体，缓冲气体为氮气或氦气，通过质量流量控制器能够控制漂移腔(17)中的缓冲气体流量，缓冲气体从气体出口(19)排出漂移腔(17)，缓冲气体流量典型值为0.3SLM，SLM为标准气体每升/分钟，能够形成一个通过离子聚束器I(2)的气体逆流，并能够阻止中性分子特别是电喷雾溶液中的溶剂分子进入漂移区域，漂移腔(17)具有放气阀，通过调节缓冲气流流量和所述放气阀的开与关的频率，能够控制漂移区域中的气压，所述气压典型值为1000帕斯卡，所述电喷雾装置(1)位于漂移腔(17)的起始端外一侧，所述真空腔(16)位于漂移腔(17)的末端外一侧，所述八极离子引导器(13)、四极质量过滤器(14)和探测器(15)依次线性排列地位于真空腔(16)内部，所述真空腔(16)的起始端具有一个小孔用于通过离子束流，真空腔(16)连接有真空泵组，所述真空泵组能够对所述真空腔(16)抽真空，真空度优于10-5mbar，当电喷雾装置(1)产生待测分子的离子后，离子依次经过所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)、离子聚束器II(11)、八极离子引导器(13)和四极质量过滤器(14)到达探测器(15)，从而形成离子束流路径。所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)分别均具有十九个环形电极，环形电极垂直于yz平面，相邻的环形电极之间的夹角为五度，所述偏向电极组I(5)中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列，所述偏向电极组II(10)中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列；所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)中相邻的环形电极之间均串联有一兆欧姆电阻来分压，所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)分别通过两个高压电源来提供电压；直线电极组I(6)和直线电极组II(9)分别均具有二十个环形电极，环形电极垂直于yz平面，偏向电极组II(10)的环形电极具有通孔，激光器III(12)发射的激光能够通过所述通孔沿z负方向进入漂移区域；激光器I(4)发射的激光束能够通过所述偏向电极组I(5)进入漂移区域，激光器II(8)发射的激光束能够通过所述直线电极组II(9)进入漂移区域；离子聚束器I(2)由五十块厚度为一毫米的金属环形电极组成，包括十个内径为四十毫米的环形电极和沿z正方向内径为从四十毫米线性减小至二毫米的四十个环形电极，相邻金属环形电极用一毫米厚的绝缘片隔开；漂移区域末端连接的离子聚束器II(11)由四十个沿z正方向内径为从四十毫米线性减少至二毫米的环形电极组成；所述外管(1-1)内壁的凹槽的数量为四到十二个，凹槽断面形状为半圆形或正方形或三角形。
如图2是电喷雾装置的俯视图，如图3是电喷雾装置的侧视图，所述电喷雾装置(1)由外管(1-1)、内管(1-2)、挡板(1-3)、进气口(1-4)和液体入口(1-5)组成，所述挡板(1-3)能够将所述内管(1-2)的一侧端口密封，所述外管(1-1)和内管(1-2)均为圆柱形，外管(1-1)的内径为3000微米，内管(1-2)的外径为2700微米，所述外管(1-1)和内管(1-2)为同轴嵌套构型，所述外管(1-1)和内管(1-2)之间为液体通道，进气口(1-4)和液体入口(1-5)分别连接外管(1-1)外壁并与所述液体通道连通，外管(1-1)内壁具有分散的沿外管轴向的凹槽，所述凹槽能够使得液体在局部形成突出状以增大局域电场。
所述一种研究分子光异构化的方法的步骤为：
一.将高纯氮气从电喷雾装置(1)的进气口(1-4)通入，流量典型值为1.0SLM，SLM为标准气体每升/分钟，同时将包含待测分子的溶液从电喷雾装置(1)的液体入口(1-5)通入，流量典型值为2.0毫升/分钟；
二.在电喷雾装置(1)的外管(1-1)和内管(1-2)之间施加电压，电压范围1000V到5000V，使得溶液中的部分待测分子成为离子形式，并且溶液在电喷雾装置(1)出口形成雾化的液滴，调节电压能够调整液体喷雾的形状，一部分液滴通过漂移腔(17)起始端的小孔进入漂移腔(17)；
三.进入漂移腔(17)的离子在通过离子聚束器I(2)时，离子聚束器I(2)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，交流电势的驱动频率为300kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势沿z正方向递减，使得离子束达到汇聚的效果；
四.离子束经过偏向电极组I(5)所在的漂移区域时的运动方向先偏离z方向后又回到z方向，接下来依次经过直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)后，接下来在偏向电极组II(10)所在的漂移区域中运动方向先偏离z方向后又回到z方向；
五.激光照射到位于漂移区域中的离子包，对其进行激发，激光束横截面大于5毫米×5毫米以使得整个离子包都被照射到，有三种光激发模式可以选择：
模式一：离子在通过离子门I(3)之后30毫米位置受到由激光器I(4)发射的激光脉冲照射，母离子以及由光激发产生的光异构体、光碎片离子在经过漂移区域后能够在时间和空间上被分离开来，优点是整个离子包能够在扩散之前被相对较强的激光照射；
模式二：在漂移区域中离子包经过离子门II(7)的迁移率选择后，被由激光器II(8)发射的激光照射。在离子门I(3)开启并将某个离子包传输通过后，离子门II(7)开启100微秒，在离子门II(7)后15mm位置，由激光器II(8)发射的激光脉冲与所选择的离子相重叠，优点是能够对漂移管中的在时间和空间上分离的光异构体进行激发，生成经过迁移率选择的异构体离子包，其结果是，光异构体信号能够在零背底的条件下被观测到；
模式三：由激光器III(12)发射的激光通过偏向电极组II(10)的环形电极上的通孔，沿z方向辐射到离子上，优点是适用于从基态激发到激发态并迅速弛豫到基态的分子离子，在这种条件下，激光激发能够用于建立基态与激发态之间的光驱动平衡；
六.离子束进入离子聚束器II(11)，离子聚束器II(11)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，驱动频率为500kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势线性递减，使得离子束进一步汇聚；
七.离子束依次通过漂移腔(17)末端的小孔及真空腔(16)起始端的小孔进入真空腔(16)，离子束经过八极离子引导器(13)后，其在xz平面的截面减小；
八.离子束经过四极质量过滤器(14)，通过调节四极质量过滤器(14)的四极杆上的电压值，电压范围50V到200V，能够根据离子的荷质比差异对离子进行质量选择；
九.经过质量选择的离子进入探测器(15)，得到对应的信号；
十.分析数据，得到不同激光条件下探测器(15)探测到的离子信号的强弱及延迟时间，得到各异构体离子包到达探测器的时间的分布，得到各异构体离子包到达探测器的时间与其荷质比的关系，得到各异构体离子包到达探测器的时间与光激发采用的激光波长的关系，判断产生的离子的类型及其与不同激光波长的关系，得到光异构化作用谱；
十一.进一步分析数据，确定测得的离子迁移率与分子结构的关系。
本发明方法用于研究气相的分子离子的光异构化，采用多种光激发模式，也能够用于研究分子离子的光分解，能够同时从迁移速率和质量两方面来鉴别光分解的带电产物；另外，本发明采用特殊的电喷雾方法，喷射出的雾化液滴较为均匀，提高进入漂移区域的离子包的质量，增加探测器获得的离子信号的信噪比。
Claims (1)
1.一种研究分子光异构化的方法，研究分子光异构化的装置主要包括电喷雾装置(1)、离子聚束器I(2)、离子门I(3)、激光器I(4)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、激光器II(8)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)、离子聚束器II(11)、激光器III(12)、八极离子引导器(13)、四极质量过滤器(14)、探测器(15)、真空腔(16)、漂移腔(17)、气体进口(18)和气体出口(19)，xyz为三维坐标系，所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)和离子聚束器II(11)依次连接，所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)和离子聚束器II(11)均位于所述漂移腔(17)内部，所述偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、直线电极组II(9)和偏向电极组II(10)均由内径为四十毫米的环形电极组成，所述偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、直线电极组II(9)和偏向电极组II(10)的环形电极中心形成的空间为漂移区域，所述漂移腔(17)具有起始端和末端，所述起始端和末端均具有一个小孔用于通过离子束流，所述气体进口(18)位于漂移腔(17)末端的侧壁，所述气体出口(19)位于漂移腔(17)起始端的侧壁，所述气体进口(18)依次连接有质量流量控制器和储气罐，储气罐中装有缓冲气体，缓冲气体为氮气或氦气，通过质量流量控制器能够控制漂移腔(17)中的缓冲气体流量，缓冲气体从气体出口(19)排出漂移腔(17)，缓冲气体流量典型值为0.3SLM，能够形成一个通过离子聚束器I(2)的气体逆流，并能够阻止中性分子特别是电喷雾溶液中的溶剂分子进入漂移区域，漂移腔(17)具有放气阀，通过调节缓冲气流流量和所述放气阀的开与关的频率，能够控制漂移区域中的气压，所述气压典型值为1000帕斯卡，所述电喷雾装置(1)位于漂移腔(17)的起始端外一侧，所述真空腔(16)位于漂移腔(17)的末端外一侧，所述八极离子引导器(13)、四极质量过滤器(14)和探测器(15)依次线性排列地位于真空腔(16)内部，所述真空腔(16)的起始端具有一个小孔用于通过离子束流，真空腔(16)连接有真空泵组，所述真空泵组能够对所述真空腔(16)抽真空，真空度优于10-5mbar，当电喷雾装置(1)产生待测分子的离子后，离子依次经过所述离子聚束器I(2)、离子门I(3)、偏向电极组I(5)、直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)、偏向电极组II(10)、离子聚束器II(11)、八极离子引导器(13)和四极质量过滤器(14)到达探测器(15)，从而形成离子束流路径；所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)分别均具有十九个环形电极，环形电极垂直于yz平面，相邻的环形电极之间的夹角为五度，所述偏向电极组I(5)中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列，所述偏向电极组II(10)中，离子束流先通过的十个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径为五十毫米的1/8圆周上，并以顺时针方向等间距地排列，离子束流接下来通过的九个环形电极的中心位于yz平面内、且位于半径五十毫米的1/8圆周上，并以逆时针方向等间距地排列；所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)中相邻的环形电极之间均串联有一兆欧姆电阻来分压，所述偏向电极组I(5)和偏向电极组II(10)分别通过两个高压电源来提供电压；直线电极组I(6)和直线电极组II(9)分别均具有二十个环形电极，环形电极垂直于yz平面，偏向电极组II(10)的环形电极具有通孔，激光器III(12)发射的激光能够通过所述通孔沿z负方向进入漂移区域；激光器I(4)发射的激光束能够通过所述偏向电极组I(5)进入漂移区域，激光器II(8)发射的激光束能够通过所述直线电极组II(9)进入漂移区域；离子聚束器I(2)由五十块厚度为一毫米的金属环形电极组成，包括十个内径为四十毫米的环形电极和沿z正方向内径为从四十毫米线性减小至二毫米的四十个环形电极，相邻金属环形电极用一毫米厚的绝缘片隔开；漂移区域末端连接的离子聚束器II(11)由四十个沿z正方向内径为从四十毫米线性减少至二毫米的环形电极组成；所述电喷雾装置(1)由外管(1-1)、内管(1-2)、挡板(1-3)、进气口(1-4)和液体入口(1-5)组成，所述挡板(1-3)能够将所述内管(1-2)的一侧端口密封，所述外管(1-1)和内管(1-2)均为圆柱形，外管(1-1)的内径为3000微米，内管(1-2)的外径为2700微米，所述外管(1-1)和内管(1-2)为同轴嵌套构型，所述外管(1-1)和内管(1-2)之间为液体通道，进气口(1-4)和液体入口(1-5)分别连接外管(1-1)外壁并与所述液体通道连通，外管(1-1)内壁具有分散的沿外管轴向的凹槽，所述凹槽能够使得液体在局部形成突出状以增大局域电场，所述外管(1-1)内壁的凹槽的数量为四到十二个，凹槽断面形状为半圆形或正方形或三角形，
其特征是：所述一种研究分子光异构化的方法的步骤为：
一.将高纯氮气从电喷雾装置(1)的进气口(1-4)通入，流量典型值为1.0SLM，同时将包含待测分子的溶液从电喷雾装置(1)的液体入口(1-5)通入，流量典型值为2.0毫升/分钟；
二.在电喷雾装置(1)的外管(1-1)和内管(1-2)之间施加电压，电压范围1000V到5000V，使得溶液中的部分待测分子成为离子形式，并且溶液在电喷雾装置(1)出口形成雾化的液滴，调节电压能够调整液体喷雾的形状，一部分液滴通过漂移腔(17)起始端的小孔进入漂移腔(17)；
三.进入漂移腔(17)的离子在通过离子聚束器I(2)时，离子聚束器I(2)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，交流电势的驱动频率为300kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势沿z正方向递减，使得离子束达到汇聚的效果；
四.离子束经过偏向电极组I(5)所在的漂移区域时的运动方向先偏离z方向后又回到z方向，接下来依次经过直线电极组I(6)、离子门II(7)、直线电极组II(9)后，接下来在偏向电极组II(10)所在的漂移区域中运动方向先偏离z方向后又回到z方向；
五.激光照射到位于漂移区域中的离子包，对其进行激发，激光束横截面大于5毫米×5毫米以使得整个离子包都被照射到，有三种光激发模式可以选择：
模式一：离子在通过离子门I(3)之后30毫米位置受到由激光器I(4)发射的激光脉冲照射，母离子以及由光激发产生的光异构体、光碎片离子在经过漂移区域后能够在时间和空间上被分离开来，优点是整个离子包能够在扩散之前被相对较强的激光照射；
模式二：在漂移区域中离子包经过离子门II(7)的迁移率选择后，被由激光器II(8)发射的激光照射；在离子门I(3)开启并将某个离子包传输通过后，离子门II(7)开启100微秒，在离子门II(7)后15mm位置，由激光器II(8)发射的激光脉冲与所选择的离子相重叠，优点是能够对漂移管中的在时间和空间上分离的光异构体进行激发，生成经过迁移率选择的异构体离子包，其结果是，光异构体信号能够在零背底的条件下被观测到；
模式三：由激光器III(12)发射的激光通过偏向电极组II(10)的环形电极上的通孔，沿z方向辐射到离子上，优点是适用于从基态激发到激发态并迅速弛豫到基态的分子离子，在这种条件下，激光激发能够用于建立基态与激发态之间的光驱动平衡；
六.离子束进入离子聚束器II(11)，离子聚束器II(11)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，直流电势的范围150V到300V，交流电势的范围30V到50V，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，驱动频率为500kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势线性递减，使得离子束进一步汇聚；
七.离子束依次通过漂移腔(17)末端的小孔及真空腔(16)起始端的小孔进入真空腔(16)，离子束经过八极离子引导器(13)后，其在xz平面的截面减小；
八.离子束经过四极质量过滤器(14)，通过调节四极质量过滤器(14)的四极杆上的电压值，电压范围50V到200V，能够根据离子的荷质比差异对离子进行质量选择；
九.经过质量选择的离子进入探测器(15)，得到对应的信号；
十.分析数据，得到不同激光条件下探测器(15)探测到的离子信号的强弱及延迟时间，得到各异构体离子包到达探测器的时间的分布，得到各异构体离子包到达探测器的时间与其荷质比的关系，得到各异构体离子包到达探测器的时间与光激发采用的激光波长的关系，判断产生的离子的类型及其与不同激光波长的关系，得到光异构化作用谱；
十一.进一步分析数据，确定测得的离子迁移率与分子结构的关系。
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