CN109659218A - 一种质谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于质谱仪器和分析领域，尤其涉及一种质谱仪，包括前级腔和后级腔，前级腔与后级腔之间安装有带通孔的取样锥，前级腔与后级腔通过该通孔连通，且通孔处装有电子阀门，后级腔中设置有离子捕获装置和离子检测器，本发明设置了前级腔与后级腔，用于连通前级腔与后级腔的通孔处装有电子阀门，当气体样品或被电离的离子进入前级腔时，电子阀门关闭通孔，气体样品或离子在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后电子阀门打开通孔，动能降低的气体样品或离子进入后级腔后就容易被离子捕获装置捕捉，解决了现有的质谱仪离子进入质谱仪内的动能巨大，离子捕获装置难以捕捉进入的离子的问题，提高了质谱仪的性能。
Description
技术领域
本发明属于质谱仪器和分析领域，尤其涉及一种质谱仪。
背景技术
现有的质谱仪，通过接口连接大气压下的离子化源和便携式质谱仪。大气压下的离子化源将离子化试样通过一个夹断阀的方式来控制离子不连续地进入质谱仪中。不连续的导入可以提高仪器的抽吸容量与含有离子化试样的大气压气体的体积匹配度，通过在更高的性能条件下操作质谱仪和在大气压下积聚离子，抵消了样本导入占空比的下降。此方法由于在导入离子气体时内外压差非常大，受气流的影响，导致离子进入质谱仪内的动能巨大，离子阱难以捕捉进入的离子，且由于大部分离子通过速度极快，传输效率较低，灵敏度也因此降低，每次进样时离子阱贮存的离子数量会无规律的波动，即便质量分析时离子阱内环境相对稳定，也无法保证测试结果的重现性，达不到理想的仪器工作状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种质谱仪，旨在解决现有的质谱仪中离子进入质谱仪内的动能巨大，离子捕获装置难以捕捉进入的离子的问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种质谱仪，包括：前级腔和后级腔，所述前级腔与所述后级腔之间安装有带通孔的取样锥，所述前级腔与所述后级腔通过所述通孔连通，所述质谱仪包括进样通道，所述进样通道的第一端设置在所述质谱仪的外部，所述进样通道的第二端设置在所述前级腔内，所述进样通道的第二端与所述通孔正对，所述通孔处设有电子阀门，所述质谱仪还包括控制器，所述控制器与所述电子阀门电性连接，用于控制所述电子阀门打开或关闭所述通孔，所述后级腔中设有离子捕获装置，所述离子捕获装置的第一端与所述通孔正对，所述后级腔中、所述离子捕获装置的侧面设有离子检测器；
所述前级腔中安装有第一抽压泵，所述后级腔中安装有第二抽压泵，所述质谱仪还包括离子化源，所述离子化源安装在所述前级腔中、所述后级腔中或所述进样通道的第一端。
进一步地，所述电子阀门包括往复伸缩式电动开关阀门、滑门式开关阀门、旋转式通断阀门或杠杆式开关阀门。
进一步地，所述进样通道包括带第二通孔的第二取样锥，所述第二通孔的第一端设置在所述质谱仪的外部，所述第二通孔的第二端设置在所述前级腔内，所述第二通孔的第一端设有第二电子阀门，所述第二电子阀门与所述控制器电性连接，所述控制器还用于控制所述第二电子阀门打开或关闭所述第二通孔。
进一步地，当所述离子化源安装在所述前级腔中或所述进样通道的第一端时，所述前级腔内设置有离子导引装置，所述离子导引装置设置在所述进样通道与所述通孔之间，所述离子导引装置的第一端与所述进样通道的第二端正对，所述离子导引装置的第二端与所述通孔正对。
进一步地，所述离子导引装置具体为微型离子漏斗，所述微型离子漏斗每级极片之间的电势差相等，且沿所述微型离子漏斗的第一端到第二端的方向上每级极片的中心通孔的孔径依次减小。
进一步地，所述离子导引装置包括：多极杆导引装置或聚焦透镜导引装置，所述多极杆导引装置包括四极杆导引装置、六极杆导引装置或八极杆导引装置。
进一步地，所述离子化源包括：电喷雾电离离子化源、纳升电喷雾电离离子化源、大气压基质辅助激光解析电离离子化源、大气压化学电离离子化源、解析电喷雾电离离子化源、超声喷雾电离离子化源、大气压介质阻挡放电电离离子化源、大气压低温等离子体解析电离离子化源或电喷雾辅助激光解析电离离子化源。
进一步地，所述进样通道包括进样管，所述进样管的组成材料为惰性金属材料。
进一步地，所述离子捕获装置的第二端上加有直流电压，用于使所述离子捕获装置的第二端产生高电势，延长离子在所述离子捕获装置内储存的时间。
进一步地，所述离子捕获装置包括：双曲面离子阱、四极离子阱、矩形离子阱、圆柱形离子阱、离子回旋共振阱或轨道阱。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的一种质谱仪，包括前级腔和后级腔，前级腔与后级腔之间安装有带通孔的取样锥，前级腔与后级腔通过该通孔连通，通孔处设有电子阀门，后级腔中设置有离子捕获装置和离子检测器，质谱仪还包括离子化源，离子化源安装在前级腔中、后级腔中或进样通道的第一端，当离子化源安装在进样通道的第一端时，被电离的离子通过进样通道进入前级腔中，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，离子在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后电子阀门打开通孔，动能降低的离子进入后级腔，当离子化源安装在前级腔中时，气体试样从进样通道进入前级腔，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，气体试样在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后离子化源将气体试样电离，之后电子阀门打开通孔，被电离的离子进入后级腔，当离子化源安装在后级腔中时，气体试样从进样通道进入前级腔，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，气体试样在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后电子阀门打开通孔，动能降低的气体试样进入后级腔，并被后级腔中的离子化源电离出离子，以上三种情况，离子在进入后级腔的离子捕获装置中时动能都有一定程度的降低，离子在动能降低后更容易被离子捕获装置捕捉，解决了现有的质谱仪离子进入质谱仪内的动能巨大，离子捕获装置难以捕捉进入的离子的问题，提高了质谱仪的性能。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的质谱仪的结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的质谱仪的结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的质谱仪的结构示意图；
图4为本发明第四实施例提供的质谱仪的结构示意图；
图5为往复伸缩式电动开关阀门的正视图；
图6为往复伸缩式电动开关阀门的侧视图；
图7为滑门式开关阀门的正视图；
图8为旋转式通断阀门的侧视图；
图9为杠杆式开关阀门的正视图；
图10为本发明第一实施例的质谱仪工作过程中主要功能参数的水平时间图；
图11为本发明第一实施例的质谱仪工作过程中后级腔真空度示意图；
图12a为现有的在大气压连续进样模式下检测阿米替林样品(m/z＝278)的分辨效果图；
图12b为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下检测阿米替林样品(m/z＝278)的分辨效果图；
图13a为现有的在大气压连续进样模式下检测利血平样品(m/z＝609)的质谱图；
图13b为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下检测利血平样品(m/z＝609)的质谱图；
图14a为现有的在大气压连续进样模式下检测甜菜碱样品(m/z＝118)的质谱图；
图14b为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下检测甜菜碱样品(m/z＝118)的质谱图；
图15a为现有的在大气压连续进样模式下检测毒品混标样品的质谱图；
图15b为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下检测毒品混标样品的质谱图；
图16为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下检测兽药磺胺醋酰(m/z＝215)的质谱图；
图17为本发明第一实施例在低气压不连续进样模式下对罗红霉素(m/z＝837)进行二级质谱检测的质谱图。
在附图中，各附图标记表示：1、前级腔；2、后级腔；3、取样锥；4、进样管；51、微型离子漏斗；52、多极杆导引装置；53、聚焦透镜导引装置；61、往复伸缩式电动开关阀门；62、滑门式开关阀门；63、旋转式通断阀门；64、杠杆式开关阀门；7、离子捕获装置；8、离子检测器；9、第二取样锥；10、第二电子阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，为本发明第一实施例提供的质谱仪，可以是手持式离子阱质谱仪、便携式质谱仪等，包括：前级腔1和后级腔2，前级腔1与后级腔2之间安装有带通孔的取样锥3，前级腔1与后级腔2通过通孔连通，质谱仪包括进样通道，进样通道的第一端设置在质谱仪的外部，进样通道的第二端设置在前级腔1内，进样通道的第二端与通孔正对，通孔处设有电子阀门，具体地，电子阀门安装在前级腔内，质谱仪还包括控制器(图中未示出)，控制器与电子阀门电性连接，用于控制电子阀门打开或关闭通孔，后级腔2中设有离子捕获装置7，离子捕获装置7的第一端与通孔正对，离子捕获装置7的第二端上加有直流电压，用于使离子捕获装置7的第二端产生高电势，延长离子在离子捕获装置7内储存的时间。其中，离子捕获装置7包括：双曲面离子阱、四极离子阱、矩形离子阱、圆柱形离子阱、离子回旋共振阱或轨道阱。后级腔2中、离子捕获装置7的侧面设有离子检测器8。
前级腔1中安装有第一抽压泵(图中未示出)，具体为微型干泵或机械泵，后级腔2中安装有第二抽压泵(图中未示出)，具体为涡轮分子泵。质谱仪还包括离子化源(图中未示出)，离子化源可安装在前级腔1中、后级腔2中或进样通道的第一端。离子化源包括但不限于：电喷雾电离离子化源、纳升电喷雾电离离子化源、大气压基质辅助激光解析电离离子化源、大气压化学电离离子化源、解析电喷雾电离离子化源、超声喷雾电离离子化源、大气压介质阻挡放电电离离子化源、大气压低温等离子体解析电离离子化源或电喷雾辅助激光解析电离离子化源。
当离子化源安装在进样通道的第一端时，被电离的离子通过进样通道进入前级腔中，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，离子在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后电子阀门打开通孔，动能降低的离子进入后级腔，当离子化源安装在前级腔中时，气体试样从进样通道进入前级腔，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，气体试样在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后离子化源将气体试样电离，之后电子阀门打开通孔，被电离的离子进入后级腔，当离子化源安装在后级腔中时，气体试样从进样通道进入前级腔，此时电子阀门关闭了取样锥的通孔，气体试样在前级腔中得到缓冲，动能降低，然后电子阀门打开通孔，动能降低的气体试样进入后级腔，并被后级腔中的离子化源电离出离子，以上三种情况，离子在进入后级腔的离子捕获装置中时动能都有一定程度的降低，离子在动能降低后更容易被离子捕获装置捕捉，解决了现有的质谱仪离子进入质谱仪内的动能巨大，离子捕获装置难以捕捉进入的离子的问题，提高了质谱仪的性能。
进一步地，当离子化源安装在前级腔1中或进样通道的第一端时，前级腔1内设置有离子导引装置，离子导引装置设置在进样通道与通孔之间，离子导引装置的第一端与进样通道的第二端正对，离子导引装置的第二端与通孔正对。
本实施例中的进样通道为进样管4，具体为金属进样毛细管，其组成材料为惰性金属材料，该惰性金属材料具体可以为316L不锈钢材料，外径为1/16英寸，内径可以为0.01-0.02英寸之间。本实施例中的离子导引装置具体为微型离子漏斗51，微型离子漏斗51每级极片之间的电势差相等，且沿微型离子漏斗51的第一端到第二端的方向上每级极片的中心通孔的孔径依次减小。
当离子化源安装在进样通道的第一端时，该离子化源电离出的离子通过进样管4的第一端进入该进样管4。此时前级腔压力范围为100-1000帕(Pa)，离子受内外压差作用快速进入到前级腔中，并进一步气化释放大量离子，从进样管4的第二端飞出并进入微型离子漏斗51，微型离子漏斗51的中心与进样管4的圆心处于同轴的方位，每级极片之间电势差相等，每级极片的中心通孔的孔径依次递减，使在其中的离子逐渐聚集至其第二端。此时电子阀门会在控制器的控制下，以设定的频率开放或闭合前级腔与后级腔中间取样锥3上的通孔。当电子阀门打开取样锥3上的通孔时，聚集在微型离子漏斗51第二端的离子会受电势及压差作用快速通过取样锥3上的通孔进入后级腔，反之，离子则无法进入后级腔中，随前级腔的其它气体分子被与前级腔连接的机械泵抽走。通过取样锥3上通孔进入后级腔的离子会从离子捕获装置7第一端的通孔进入离子捕获装置7内，本实施例中的离子捕获装置7为双曲面离子阱，离子捕获装置还可以使用四极离子阱、矩形离子阱、圆柱形离子阱、离子回旋共振阱和轨道阱，由于后级腔气压范围约为10-3-10-1Pa之间，离子会受压差作用得到较大的动能，快速进入离子捕获装置7中，此时给离子捕获装置7的第二端上施加直流电压使离子捕获装置7末端产生较高的电势，可以延长离子在离子捕获装置7内存储的时间；离子随后受到离子捕获装置7内扫描频率，从侧端狭缝处飞出并进入离子检测器8中，完成一次质谱分析检测。
本发明方法使仪器通过控制开关阀门使具有两级腔体的便携式离子阱质谱仪处于不连续低真空进样的模式，该方法使离子阱所在的腔体向后移动并与进样管隔断，避免大气压与离子阱腔体之间的直接进样，前级腔真空度被最大抽速50L/min的微型干泵控制在102-103Pa之间，后级腔则真空度处于一个规律波动的状态被涡轮分子泵(抽速67L/s)控制在10-3-10-1Pa之间，因后级腔密闭性可以周期性稳定的保持在较好的状态，受益于此，涡轮分子泵的抽吸效果显著增强，后级腔在密闭时的真空度可以达到10-3-10-2Pa，使涡轮分子泵转子及叶片受到气体分子的阻力大幅度下降，工作电流相对降低，后级腔与前级腔互通时会使真空度在50-150毫秒间达到10-2-10-1Pa，此时真空度虽相对较差，但对比现有的不连续大气压进气方法，气流通过的瞬间对后级腔气压波动影响幅度更小，重复性更好，波动也更加规律和稳定。电子倍增器在高真空环境下通高压产生电弧的可能性降低，也可以有效地延长其使用寿命，因真空度始终较好且稳定，电子倍增器可保持长时间通电工作，无须同现有的不连续大气压进气模式一样受真空条件限制而不断地通断高压，可一定的延长高压模块的使用寿命。后级腔在进行质量分析时可以维持在较为理想的真空环境下，受到气流对质谱仪的影响大大减弱，这样噪声信号强度降低，信噪比显著提高，灵敏度因此提高，离子在离子阱内与本身和气体分子之间的相互作用随真空度提升而减弱，使质谱仪质量分辨的性能显著提高，稳定性和重复性得到更好的保障。对于便携式大气压接口质谱仪的一次扫描分析而言，高占空比如连续进样因气流影响导致工作环境较差从而限制了仪器性能，现有的不连续大气压进气在提高单次样本进入的数量并优化了进样条件抵消了占空比的下降，仪器性能整体得到提升。本方法进一步优化了进样条件使仪器性能显著提高，在相近的甚至更高的占空比下，整体性能都得到巨大改善。
本实施例中的电子阀门具体为往复伸缩式电动开关阀门61，如图5和图6，往复伸缩式电动开关阀门61包括一可往复伸缩的挡板，该挡板中开设有一个通孔，当挡板伸缩到挡板上通孔与取样锥3的通孔对齐时，则往复伸缩式电动开关阀门61打开取样锥3的通孔，前级腔中的离子可通过取样锥3的通孔进入到后级腔中，当挡板伸缩到挡板上通孔与取样锥3的通孔错开时，则往复伸缩式电动开关阀门61关闭取样锥3的通孔，前级腔中的离子不能通过取样锥3的通孔进入到后级腔中。请参阅图7，进一步地，电子阀门还可使用滑门式开关阀门62，该滑门式开关阀门62中包括一个可以左右滑动的滑门，滑门上有一个通孔，当滑门上的通孔与取样锥3的通孔对齐时，则滑门式开关阀门62打开取样锥3的通孔，前级腔中的离子可通过取样锥3的通孔进入到后级腔中，当滑门上的通孔与取样锥3的通孔错开时，则滑门式开关阀门62关闭取样锥3的通孔，前级腔中的离子不能通过取样锥3的通孔进入到后级腔中。请参阅图8，进一步地，电子阀门还可使用旋转式通断阀门63，该旋转式通断阀门63上包括一可旋转的圆柱体，该圆柱体上设有一个通孔，当该圆柱体旋转到通孔与取样锥3的通孔对齐时，则旋转式通断阀门63打开取样锥3的通孔，前级腔中的离子可通过取样锥3的通孔进入到后级腔中，当该圆柱体旋转到通孔与取样锥3的通孔错开时，则旋转式通断阀门63关闭取样锥3的通孔，前级腔中的离子不能通过取样锥3的通孔进入到后级腔中。请参阅图9，进一步地，电子阀门还可使用杠杆式开关阀门64，该杠杆式开关阀门64上包括一可杠杆运动的挡板，当该挡板与取样锥3的通孔错开时，则杠杆式开关阀门64打开取样锥3的通孔，前级腔中的离子可通过取样锥3的通孔进入到后级腔中，当该挡板挡住取样锥3的通孔时，则杠杆式开关阀门64关闭取样锥3的通孔，前级腔中的离子不能通过取样锥3的通孔进入到后级腔中。
请参阅图2，为本发明第二实施例提供的质谱仪，其中的离子导引装置具体为多极杆导引装置52，多极杆导引装置52可以但不限于包括：四极杆导引装置、六极杆导引装置或八极杆导引装置。本发明第二实施例仅有上述特征与本发明第一实施例存在不同，其它特征均相同，在此不再赘述。
请参阅图3，为本发明第三实施例提供的质谱仪，其中的离子导引装置具体为聚焦透镜导引装置53。本发明第三实施例仅有上述特征与本发明第一实施例存在不同，其它特征均相同，在此不再赘述。
请参阅图4，为本发明第四实施例提供的质谱仪，其中的进样通道包括带第二通孔的第二取样锥9，第二通孔的第一端设置在质谱仪的外部，第二通孔的第二端设置在前级腔1内，第二通孔的第一端设有第二电子阀门10，第二电子阀门10与控制器电性连接，第二电子阀门10用于打开或关闭第二通孔。本发明第四实施例仅有上述特征与本发明第一实施例存在不同，其它特征均相同，在此不再赘述。本实施例中的第二通孔的第一端设置在质谱仪的外部，置于大气压下，控制第二通孔的内径就可以调节在离子进样时的前级腔气压。第二电子阀门10置于第二通孔的第一端，用于打开或关闭第二通孔。可通过控制器控制第二电子阀门10的开合，可选择控制第二电子阀门10与前级腔中的电子阀门同步开合，也可以在前级腔中的电子阀门打开之前打开第二电子阀门10，在前级腔中的电子阀门关闭一段时长后关闭第二电子阀门10，其余时间保持第二电子阀门10的关闭。此结构可以进一步缩小前后级腔的压差，使离子进入后级腔的动能进一步降低，更好的限制了气流的干扰。
请参阅图10，普通参数设置下，进样时间50毫秒，冷却、扫描和清空共800毫秒。可选的，为了控制较小的延迟误差的时间占比，在不影响真空度的情况下可增加一段预冷却时间，在进样后继续保持控制电子阀门打开100毫秒，在冷却时关闭。图11展示了后级腔气压可从10-2-10-1Pa区间随电子阀门的开合而变化，在电子阀门闭合的700毫秒中，真空度能达到10-2Pa甚至更低，达到更加理想的10-3Pa，保持了稳定的真空状态确保扫描时工作状态的一致性，在阀门打开时的150毫秒会使真空度升至10-1Pa，后级腔在该气压在单个周期内虽为指数上的变化，但实际数量的差距很小，阀门打开时间短，长期波动规律，有效的减小了涡轮分子泵长期在各类连续大气压接口质谱仪中工作的压力。
本发明主要提供了一种解决当前便携式质谱仪在体积质量与性能之间难以权衡的方法。传统的API(atmospheric pressure interface,大气压接口)因其常开的通道，通道包括连续的差动泵级，连续的差动泵级带有毛细管或小内径的细孔以允许将离子传送至第一级，并且还带有通向第二级的取样锥。通常使用初级泵将第一区域抽吸至约1托(torr)/133帕(Pa)，且使用多个涡轮分子泵或具有分流的单个泵把后面的区域抽吸到用于质量分析的最终级中的基压，所述基压通常小于或等于10-5托/10-3帕。包括静电透镜和RF(radio frequency射频)导向器的离子光学系统以将电中性物抽走的同时保留离子流。为了使传送至用于质量分析的最终区域中的离子数量最大，常常需要很大的抽吸容量，从而可以用较大的孔以将离子从一个区域传送至另一个区域。作为一个实例，菲尼根LTQ型(Finnigan LTQ)(Thermo Fisher Scientific,Inc.,SanJosc,CA)离子阱质谱仪具有用于第一级的两个流量为30m3/h(立方米/小时)的初级泵，以及用于后面三级流量为400L/s(升/秒)的涡轮分子泵，该涡轮分子泵具有两个拖拽泵级。在使用本方法的便携式质谱仪中，由于可以以一定频率来控制第二级腔体处于非连续密闭的状态，所以涡轮分子泵采用了更小抽速的型号，同样可以达到理想的工作状态但大大减轻了重量并缩小了其占用的体积。
采用现有的不连续大气压进气模式使仪器体积大幅度缩小，简并为一级腔体，使带有不连续大气压进气装置的进样管路套组直接通向离子阱入口前端，此方式很难控制进样时离子阱捕捉离子所处的气压条件，导致分析环境的重复性和测试结果的稳定性也随之降低。本发明的技术中采用低气压进样方式，在离子阱所在的后级腔体和金属毛细进样管之间采用了一级低真空腔体，即前级腔，使进样时离子进入到后级腔体的动能大大降低。离子阱可以在短时间内对更多的离子进行捕捉和束缚使仪器灵敏度更高，由于真空度在阀门关闭时可达到理想的条件10-2-10-3Pa，离子在此真空环境下产生的空间电荷效应也显著降低，大大提高了仪器的分辨力。对于控制后级腔真空的涡轮分子泵而言，其工作空间相对不连续大气压进气模式更加理想，波动范围更小，故涡轮分子泵可以在更稳定的状态下工作，使其工作寿命延长，也可以更快速的进入工作状态，在工作时也可以更不容易因电流过载导致故障。另外倍增器在真空度好的腔体中可以避免不连续大气压进气模式方式下需要对其根据真空度变化进行连续的通断高压电。因电子倍增器在气压升高至一定程度时施加高压直流电会使其容易放电产生高压电弧，导致自身的损坏，所以不连续大气压进气模式在进样时需要将电子倍增器的高压直流电开关关闭，到分析时再将其开关打开。虽然这样的设定在一定程度下保护了电子倍增器也可以达到延长其寿命的效果，但是为其开关周期非常短，基本每秒间都有一次开关高压的操作，这对于为其供电的高压模块而言较容易发生故障而损坏，不宜长时间使用，从质谱仪整体使用角度来看此方法仍有明显不足。本方法由于可以使电子倍增器处于稳定的工作气压状态，即使在进样时离子随气流进入后级腔中，气压仍在电子倍增器工作承受的压力范围内，且时间极短，故此时无须切断直流高压电，在真空度更好的条件下工作。
本发明针对便携式质谱仪的真空度实现了更加实用的优化效果，其工作模式和原理相比现有的不连续大气压进气方法在兼顾传输效率的基础上更加注重了在进样时加强离子阱对离子的束缚能力，在不改变离子阱尺寸或结构的情况下，通过简易的同步开关阀门模块，就可以使质谱仪的前后级腔隔离开，在扫描分析时，后级腔既能不受到前级腔气流的干扰，又能形成较为密闭的高真空状态，为便携式质谱仪提供了更高质量的分析测试环境，使数据更加准确。
在低真空下不连续进样的方式可以使仪器的噪声强度显著降低但目标峰强度可以较好的保持，因此信噪比得以提高，提升了灵敏度，在高真空度下可以弱化离子碰撞对运动轨迹产生的影响，仪器的分辨力大大增强。不仅可以通过同位素峰的比对分析就能将高浓度样品定性，并且对于低浓度的复杂样品也能逐个分析定性，增加了便携式离子阱质谱仪的使用场景。在农药兽药检测、水质环境监测、毒物鉴定等方面提供了很好的现场解决方式。以往便携式离子阱质谱仪主打低功耗、体积小、重量轻，但真空度较差，故性能往往无法媲美实验室质谱仪。本发明旨在兼顾质谱仪的便携性和典型的性能指标给可能的实际应用场景(如现场样品检测，无法进行复杂前处理工作的分析场景等)，达到样品粗筛查、初步定性、甚至满足直接得出鉴定结论的标准。
分析图12a和图12b，可以得到低气压不连续进样模式下，相较大气压连续进样模式对相同阿米替林样品的信号强度会比较高，分辨效果会明显提高。分析图13a和图13b，可以得到低气压不连续进样模式下，相较大气压连续进样模式对相同利血平样品的信号强度基本持平，分辨效果明显提高。分析图14a和图14b，可以得到低气压不连续进样模式下，相较大气压连续进样模式得到100ppb浓度的甜菜碱样品的质谱图，在兼顾分辨率和灵敏度的性能下，得到较好的小质荷比样品质谱图。图15a和图15b分别为不同模式下检测相同毒品混标样品得到的质谱图，可以比较得出大气压连续进样模式的分辨效果较低气压不连续进样模式得到的效果差距明显，噪声强度较高、样品峰形较差，并且难以得到具有良好分辨效果的分子离子峰。图16为低真空不连续进样模式下检测兽药100ppb浓度的磺胺醋酰的质谱图，图中可得到较良好的分辨效果。图17为低真空不连续进样模式下对罗红霉素(m/z＝837)进行二级质谱检测得到的质谱图，图中可得到较好的子离子峰，使仪器定性能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种质谱仪，其特征在于，包括：前级腔(1)和后级腔(2)，所述前级腔(1)与所述后级腔(2)之间安装有带通孔的取样锥(3)，所述前级腔(1)与所述后级腔(2)通过所述通孔连通，所述质谱仪包括进样通道，所述进样通道的第一端设置在所述质谱仪的外部，所述进样通道的第二端设置在所述前级腔(1)内，所述进样通道的第二端与所述通孔正对，所述通孔处设有电子阀门，所述质谱仪还包括控制器，所述控制器与所述电子阀门电性连接，用于控制所述电子阀门打开或关闭所述通孔，所述后级腔(2)中设有离子捕获装置(7)，所述离子捕获装置(7)的第一端与所述通孔正对，所述后级腔(2)中、所述离子捕获装置(7)的侧面设有离子检测器(8)；
所述前级腔(1)中安装有第一抽压泵，所述后级腔(2)中安装有第二抽压泵，所述质谱仪还包括离子化源，所述离子化源安装在所述前级腔(1)中、所述后级腔(2)中或所述进样通道的第一端。
2.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述电子阀门包括往复伸缩式电动开关阀门(61)、滑门式开关阀门(62)、旋转式通断阀门(63)或杠杆式开关阀门(64)。
3.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述进样通道包括带第二通孔的第二取样锥(9)，所述第二通孔的第一端设置在所述质谱仪的外部，所述第二通孔的第二端设置在所述前级腔(1)内，所述第二通孔的第一端设有第二电子阀门(10)，所述第二电子阀门(10)与所述控制器电性连接，所述控制器还用于控制所述第二电子阀门(10)打开或关闭所述第二通孔。
4.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，当所述离子化源安装在所述前级腔(1)中或所述进样通道的第一端时，所述前级腔(1)内设置有离子导引装置，所述离子导引装置设置在所述进样通道与所述通孔之间，所述离子导引装置的第一端与所述进样通道的第二端正对，所述离子导引装置的第二端与所述通孔正对。
5.如权利要求4所述的质谱仪，其特征在于，所述离子导引装置具体为微型离子漏斗(51)，所述微型离子漏斗(51)每级极片之间的电势差相等，且沿所述微型离子漏斗(51)的第一端到第二端的方向上每级极片的中心通孔的孔径依次减小。
6.如权利要求4所述的质谱仪，其特征在于，所述离子导引装置包括：多极杆导引装置(52)或聚焦透镜导引装置(53)，所述多极杆导引装置(52)包括四极杆导引装置、六极杆导引装置或八极杆导引装置。
7.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述离子化源包括：电喷雾电离离子化源、纳升电喷雾电离离子化源、大气压基质辅助激光解析电离离子化源、大气压化学电离离子化源、解析电喷雾电离离子化源、超声喷雾电离离子化源、大气压介质阻挡放电电离离子化源、大气压低温等离子体解析电离离子化源或电喷雾辅助激光解析电离离子化源。
8.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述进样通道包括进样管(4)，所述进样管(4)的组成材料为惰性金属材料。
9.如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述离子捕获装置(7)的第二端上加有直流电压，用于使所述离子捕获装置(7)的第二端产生高电势，延长离子在所述离子捕获装置(7)内储存的时间。
10.如权利要求1至9任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述离子捕获装置(7)包括：双曲面离子阱、四极离子阱、矩形离子阱、圆柱形离子阱、离子回旋共振阱或轨道阱。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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