CN109923637B - 用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置(1)和方法。该装置(1)包括：提取电子喷雾电离源(2)，其用于从气溶胶粒子中提取组分、特别是有机化合物，并且用于将这些组分电离成离子；以及用于分析这些离子的质量分析仪(3)、特别是飞行时间质量分析仪，质量分析仪(3)流体联接至提取电子喷雾电离源(2)。所述方法包括以下步骤：利用提取电子喷雾电离源(2)从气溶胶粒子中提取组分、特别是有机化合物，并利用提取电子喷雾电离源(2)将这些组分电离成离子；将这些离子转移至质量分析仪(3)、特别是飞行时间质量分析仪，质量分析仪(3)流体联接至提取电子喷雾电离源(2)；以及利用质量分析仪(3)分析这些离子。

Description

用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置和方法。
背景技术
气溶胶是细小固体或液体粒子的气态悬浮物，这些细小固体或液体粒子被称为气溶胶粒子。在这样的悬浮物中，气体和气溶胶粒子在以下意义上彼此相互作用：气态物质能够在气溶胶粒子的表面上冷凝，而同时液体或固体物质能够从气溶胶粒子表面蒸发到气相中。气体和粒子相之间的平衡极大地由单个化合物的饱和蒸汽压驱动。
气溶胶粒子的尺寸通常在10nm至10μm的范围内。小于10nm的气溶胶粒子具有大的表面尺寸比，并且因此迅速生长成较大的气溶胶粒子。另一方面，大于10μm的气溶胶粒子变得太重而不能长时间悬浮并且最终将掉落到地面上。由于此原因，环境气溶胶粒子的典型尺寸范围分别为50nm至2000nm或2μm。
用于研究气溶胶粒子的化学组分的仪器广泛用于大气科学。然而，为了研究污染物对人类健康的影响，这些仪器也被用于健康科学。污染物通常直接作为粒子或气态化合物排放，这些粒子或气态化合物可以在排放时或在通过氧化进行化学转化之后冷凝在气溶胶粒子上。气溶胶粒子的化学分析也是检测爆炸物痕量的有效方式，因为许多爆炸物具有低的蒸汽压，并且因此在环境温度下难以在气相中存在，而是以气溶胶粒子的形式存在。同时，爆炸物呈现出独特的采样问题，因为爆炸物的气溶胶粒子是粘性的，并且能够污染处理爆炸物的人员的皮肤、衣服和物体。
传统上使用过滤器或拭子进行气溶胶粒子采样。在这种方法中，将气溶胶粒子收集在过滤器或拭子上，然后在离线程序中进行分析。然而，在过去的30年中，已经开发了许多仪器用于在线和实时分析气溶胶粒子的化学组分。这些仪器中的大多数依赖于直接将空气采样到质谱仪中，然后在若干差分泵送阶段将气相与粒子相分离，从而通过将气溶胶粒子从空气压力(1000毫巴)带入压力约为10-7毫巴的真空中而将气相稀释大约1010倍。
在Jayne、Worsnop和Kolb的US 6,040,574中描述了这样的装置和方法的示例。在这种装置和方法中，通过使夹带有气溶胶粒子的气体穿过粒子透镜(例如McMurry等人的US5,270,542中所述的粒子透镜)而形成气溶胶粒子束。随后，气溶胶粒子在热表面上闪蒸并通过电子电离或其他形式的电离(例如真空紫外线电离)而进行电离，然后在飞行时间质量分析仪中进行分析。
多种型式的类似仪器使用一个或若干个激光器来蒸发气溶胶粒子以及在高真空下电离经蒸发的物质，如在Kimberley的US 5,681,752或Kimberley等人的US 8,648,294B2中所教导的。
所有这些仪器和方法具有的缺点是：它们需要高真空并因此需要大量且复杂的设备。
用于分析气溶胶粒子的化学组分的一种替代方法是在高压下(例如在等离子体中)解吸气溶胶粒子。在这种方法中，为了避免来自气态污染物的背景，气溶胶粒子的原始气态悬浮物的气相必须与清洁气体交换。这种方法采纳了称为单粒子电感耦合等离子体质谱(SI-ICP-MS)的技术，例如在Bazargan等人的US 2015/0235833 A1中所教导的。在该技术中，气溶胶粒子从原始气相转移到液体中或转移到清洁气体中。后者是利用如由J.Anal.At.Spectrom.,2013,28,831-842；DOI:10.1039/C3JA50044F或日本京都的J-SCIENCE LAB所描述的“气体交换设备”进行的。然而，由于使用了电感耦合等离子体，这种方法不传送关于有机物质的信息，而只提供元素信息。此外，这种方法的缺点在于：它需要大量设备来将气溶胶粒子的原始气态悬浮物的气相与清洁气体进行交换。
为了分析气溶胶粒子的有机化合物，开发了一种称为FIAGERO的技术，其中将气溶胶粒子收集在表面上。在收集之后，将表面加热，导致有机化合物的热解吸，然后在化学电离质谱仪(CI-MS)(例如由Lopez-Hilfiker等人在Atmos.Meas.Tech.,7,983-1001,2014中描述的)中测量有机化合物。这种技术是在线的，但不是完全实时的，因为收集-解吸循环需要大约30分钟。
用于分析气溶胶粒子的化学组分的已知装置和方法的缺点在于：它们要么不能实现化学组分的在线且实时分析，要么需要大量设备。因此，它们不能灵活地用于气溶胶粒子的化学组分的不同类型的分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种与最初提到的技术领域相关的装置和方法，其允许灵活地用于分析气溶胶粒子的化学组分。
根据本发明，所述装置包括：提取电子喷雾电离源(extractive electronsprayionisation source)，所述提取电子喷雾电离源用于从气溶胶粒子中提取组分、特别是有机化合物，并且用于将这些组分电离成离子；以及质量分析仪、特别是飞行时间质量分析仪，所述质量分析仪用于分析这些离子，该质量分析仪流体联接至提取电子喷雾电离源。
根据本发明的方法包括以下步骤：利用提取电子喷雾电离源从气溶胶粒子中提取组分、特别是有机化合物，并利用提取电子喷雾电离源将这些组分电离成离子；将这些离子转移至质量分析仪、特别是飞行时间质量分析仪，该质量分析仪流体联接至提取电子喷雾电离源；以及利用质量分析仪分析这些离子。
在本文中，使用术语提取电子喷雾电离源并且其含义与术语提取电喷雾电离源(extractive electrospray ionisation source)相同。在本文的一些情形中，也使用其缩写EESI。在同样的意义上，在本文中，使用术语电子喷雾(electronspray)并且其含义与术语电喷雾(electrospray)相同。
所述解决方案的优点在于，利用提取电子喷雾电离源，能够实现气溶胶粒子的组分的提取和电离以及包含气体的样品的电离。此外，在气溶胶粒子包含有机化合物的情况下，能够在不损害有机化合物的情况下提取和电离有机化合物。另外，能够实现在环境压力下以及在减小的压力下溶解和电离气溶胶粒子，同时能够实现气溶胶粒子的化学组分的在线和实时分析。因此，根据本发明的装置和方法允许灵活地用于分析气溶胶粒子的化学组分。
有利地，提取电子喷雾电离源(其也被称为提取电喷雾电离源)包括电子喷雾器(其也被称为电喷雾器)，以产生用于溶解气溶胶粒子的带电液滴。优选地，带电液滴的液体是与水结合的溶剂。另选地，带电液滴的液体可以不同于与水结合的溶剂。在任一情况下，在根据本发明的方法中，通过提取电子喷雾电离源(或提取电喷雾电离源)的电子喷雾器(或电喷雾器)产生气溶胶粒子在其中溶解的带电液滴。
优选地，提取电子电离源包括蒸发单元，该蒸发单元用于蒸发带电液滴的液体，同时保持溶解的气溶胶粒子的组分。在这种情况下，在根据本发明的方法中，带电液滴的液体优选地在保持溶解的气溶胶粒子的组分的情况下通过提取电子电离源的蒸发单元蒸发，以使带电液滴的电荷转移至所保持的溶解的气溶胶粒子的组分，并且因此将这些组分电离成离子。
有利地，蒸发单元是加热单元。有利地，加热单元是这样的加热蒸发区域，能够将带电液滴引导到该蒸发区域中以蒸发带电液滴的液体，使得溶解的气溶胶粒子的组分保留。然而，在替代方案中，加热单元可以是这样的加热元件，在该加热元件上引导带电液滴以蒸发带电液滴的液体。与其构造无关，加热单元具有这样的优点：将来自带电液滴的电荷转移至保留的组分，从而将这些组分电离成离子。
作为加热单元的替代，蒸发单元可以是用于在保持溶解的气溶胶粒子的组分的情况下蒸发带电液滴的液体的另一单元。例如，这样的另一单元可以是激光器或具有微波发射器的蒸发区域，其用于蒸发带电液滴以使得溶解的气溶胶粒子的组分保留。
优选地，质量分析仪被配置成在分析离子时提供离子的质谱。在这种情况下，在根据本发明的方法中，当利用质量分析仪分析离子时，优选地产生离子的质谱。这具有简化离子分析的优点。另选地，质量分析仪可以不被配置成在分析离子时提供离子的质谱。
有利地，所述装置是单个粒子气溶胶质谱仪。在这种情况下，在根据本发明的方法中，优选地，利用提取电子喷雾电离源单独地提取和电离每个气溶胶粒子的组分，随后对于每个气溶胶粒子单独地将所获得的离子转移至质量分析仪，并利用质量分析仪分析所获得的离子，而分别单独地分析气溶胶粒子。因此，所述装置有利地包括：控制单元，每当单独的气溶胶粒子到达提取电子喷雾电离源时，控制单元用于触发质量分析仪，触发质量分析仪以分析源自单独的气溶胶粒子的离子。对于源自一个单独的气溶胶粒子的离子的这种分析，由提取电子喷雾电离源产生的离子优选在一系列离子提取中被提取到质量分析仪中以用于分析。
无论所述装置是否是单个粒子气溶胶质谱仪，所述装置还优选地包括用于处理由质量分析仪提供的信号的电子数据采集系统。该电子数据采集系统优选地包括：至少一个模数转换器(ADC)，其由从质量分析仪获得的信号产生数字化数据；以及快速处理单元，其从所述模数转换器接收数字化数据，其中快速处理单元被编程为连续地、实时检查通过质量分析仪测量的相关事件的数字化数据，并且其中电子数据采集系统被编程为发送代表与相关事件有关的质谱的数字化数据以用于进一步分析，并且拒绝代表与相关事件无关的质谱的数字化数据。
这具有可以实现高数据采集速度的优点。
特别地，数字化数据由质谱构成(或包括质谱)，为了简单起见，在下文中，该术语用于m/Q(质量/电荷)值的谱图。快速处理单元尤其可以包括数字信号处理器(DSP)、最优选地现场可编程门阵列(FPGA)。
连续的实时处理意味着在决定发送或拒绝数据之前，可以针对相关事件容易地检查从ADC获得的基本上所有的输入数据，用于检查特定的数据部分的时间等于或小于用于通过质量分析仪获得由该数据部分代表的信号的时间。在质量分析仪是飞行时间质量分析仪的情况下，质量分析仪可以被配置成连续地采集飞行时间(TOF)提取值。在这种情况下，在连续采集TOF提取值的同时，快速处理单元优选地用于数据的实时分析，以识别包含相关事件的TOF提取值的连续流内的区域。这对于单个粒子气溶胶质谱仪是特别相关的，其中通过以电离气溶胶粒子的标志(signature)的形式识别包含相关事件的TOF提取值的连续流内的区域，气溶胶粒子由提取电子喷雾电离源电离的每个时间能够通过快速处理单元检测。
将在存在相关样品时的那些情况称为事件或相关事件。将本发明的方法称为“事件触发”。
拒绝与相关事件无关的数字化数据意味着这种数据不会被发送至进行通常的进一步分析。数据可以被完全丢弃，或者以不利用将电子数据采集系统关联至执行进一步分析的硬件的通信信道的实质容量(substantial capacity)的方式进行处理。相应的处理可以包括高比例数据压缩，特别是如通过在(尤其是机载的)快速处理单元处进一步处理实现的有损压缩。
由于现有技术的最大连续保存速率(MCSR)受开销进程(overhead process)的限制，因此快速发生事件的数据速率增加到太大而无法处理今天的数据系统的水平，其瓶颈特别是由从DAQ到PC的下载速度、PC中数据的处理或者将数据写入大容量存储设备引起。MCSR继而限制事件能够发生且仍然高效地单独保存的最大速率。
事件触发通过转移和保存仅仅对应于相关事件(EOI)的选择TOF提取值来规避这些管理瓶颈。即，连续采集TOF数据，但不是所有数据都被转移和保存。
事件触发允许通过消除对不包含关于事件的信息的数据段的所有处理时间(采集中的空闲时间)来保持高速的效率。通过减少死区时间、减少PC数据加载并增加可以高速率记录的事件的比例，该设备允许改进针对样品的稳态和时变表征的实验的TOF性能。
特别地，对于测量多个相继样品的实验(不连续)，即，相关的信号在接通(ON)状态(样品存在)和关闭(OFF)状态(样品之间的时间)之间震荡的情形，利用事件触发的数据采集使得能够以比MCSR更快的速率进行高效数据采集。这基本上允许利用TOFMS快速相继地测量许多事件的完全化学组分。因此，这在装置是单个粒子气溶胶质谱仪的情况下是特别有利的。
此外，事件触发在用于测量以快速且非周期性或不可预测的方式(即，相继事件的发生在时间上不是严格周期性的，并且TOF的外部触发是不可能和/或不实际的)引入质谱仪的相继样品的系统中是特别优选的。在这些和其他情况下，对数据求平均值可能是困难的和/或缺乏意义。非周期性、非均匀事件的高度相关的示例是测量单独小粒子(例如纳米粒子、气溶胶粒子、细胞或其他生物实体、簇和具有落在1nm或更大的范围内的尺寸的其他实体)的化学组分。在这样的情况下，粒子以间歇性相继的方式快速地取样到质谱仪中。
关于事件触发的进一步细节在Tofwerk AG的WO 2016/004542 A1中描述。
优选地，所述装置包括离子迁移率谱仪(ion mobility spectrometer)，离子迁移率谱仪布置在提取电子喷雾电离源和质量分析仪之间，并且流体联接至提取电子喷雾电离源和质量分析仪。这具有以下优点：离子能够在将它们转移至质量分析仪之前根据它们的迁移率进行分离。因此，简化了包含大量不同物质的气溶胶粒子样品的分析。特别地，由于离子迁移率谱仪，因此具有不同迁移率的物质的离子在不同的时间到达质量分析仪。因此，利用质量分析仪获得的一个质谱包括来自较少数量的不同物质的离子的信号。因此，简化了特定质谱中的不同物质的识别。然而，在具有不同迁移率的物质的离子到达质量分析仪的时间间隔期间获得的不同质谱提供样品中物质的总体信息。
另选地，所述装置可以不包括离子迁移率谱仪。
有利地，所述装置包括用于将气溶胶粒子的气态悬浮物从装置的外部传递到该装置中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口，该入口流体联接至提取电子喷雾电离源。这具有以下优点：能够分析由气溶胶粒子的气态悬浮物组成的样品。因此，能够实现在线分析气溶胶粒子的化学组分。
在优选的变型中，入口是用于环境空气的入口，因此是用于将包含气溶胶粒子的环境空气从装置的外部传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口。该变型具有以下优点：能够分析分散在环境空气中的气溶胶粒子的化学组分。在这种情况下，气溶胶粒子可以例如是污染物或包含污染物，或者可以是爆炸物或包含爆炸物。然而，在另一个变型中，入口可以是用于将与包含气溶胶粒子的环境空气不同的气溶胶粒子的气态悬浮物从装置的外部传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口。
另选地，所述装置可以不包括这样的入口。在这样的替代方案中，气溶胶粒子可以不同地传递至提取电子电离源。
优选地，所述装置包括将入口流体联接至提取电子喷雾电离源的采样管线(denuder line)，该采样管线包括用于当从入口传递至提取电子喷雾电离源时将气溶胶粒子与气态悬浮物的气相分离的采样管。这具有以下优点：仅气溶胶粒子到达提取电子喷雾电离源并且通过提取电子喷雾电离源电离，使得利用质量分析仪获得的质谱仅包含来自源自气溶胶粒子的离子的信号。由于气体不会到达提取电子喷雾电离源，因此质谱不包含来自源自气体的离子的信号。因此，利用就位的采样管获得的质谱包括来自较少数量的不同物质的离子的信号。因此，简化了质谱中不同物质的识别。
在替代方案中，所述装置可以不包括这样的采样管线。
有利地，所述装置包括过滤器管线(filter line)，该过滤器管线将装置的外部与提取电子喷雾电离源流体联接，过滤器管线包括过滤器，该过滤器用于将气溶胶粒子从气态悬浮物中过滤出，从而当从装置的外部传递至提取电子喷雾电离源时将气相与气溶胶粒子分离。如果存在与过滤器串联切换的采样管，即，在采样管在过滤器的上游或下游切换的情况下，则具有过滤器的过滤器管线具有以下优点：能够实现背景光谱的快速确定，背景光谱能够从由气溶胶粒子获得的光谱中减去，从而降低检测极限。在没有与过滤器串联切换的采样管的情况下，即，在没有在过滤器的上游或下游切换的采样管的情况下，具有过滤器的过滤器管线具有以下优点：仅气体到达提取电子喷雾电离源并被电离，使得利用质量分析仪获得的质谱仅包含来自源自气体的离子的信号。由于气溶胶粒子不到达提取电子喷雾电离源，因此质谱不包含来自源自气溶胶粒子的离子的信号。因此，利用就位的过滤器获得的质谱包括来自较少数量的不同物质的离子的信号。因此，简化了质谱中不同物质的识别。
在一个变型中，过滤器管线将入口与提取电子喷雾电离源流体连接。在另一个变型中，所述装置包括第二入口，该第二入口用于将气溶胶粒子的气态悬浮物传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分，其中过滤器管线将第二入口与提取电子喷雾电离源流体连接。在这种情况下，在优选的变型中，第二入口是用于环境空气的入口，因此是用于将包含气溶胶粒子的空气从装置的外部传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口。该变型具有以下优点：能够分析环境空气的气相的化学组分。然而，在另一个变型中，第二入口可以是用于将与环境空气不同的气溶胶粒子的气态悬浮物从装置的外部传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口。
在装置包括采样管线和过滤器管线的情况下，采样管线优选地能够使气溶胶粒子绕过过滤器，而过滤器管线优选地能够使气态悬浮物的气相绕过采样管。因此，采样管线和过滤器管线优选地并行地切换。例如，采样管线和过滤器管线可以通过一个或多个可切换阀流体连接。通过控制这种一个或多个可切换阀，气溶胶粒子的气态悬浮物可以经由采样管线或经由过滤器管线从装置的外部引导至提取电子喷雾电离源。因此，气溶胶粒子或气相能够从装置的外部转移至提取电子喷雾电离源以进行电离和随后利用质量分析仪进行分析。在气相被转移至提取电子喷雾电离源以进行电离的情况下，提取电子喷雾电离源可以被称为二次电喷雾电离源。
包括采样管线和过滤器管线(其中，采样管线能够使气溶胶粒子绕过过滤器，而过滤器管线能够使气态悬浮物的气相绕过采样管)的装置具有以下优点：简化了质谱中不同物质的识别，而同时，根据从气溶胶粒子的离子获得的质谱和从气体离子获得的质谱，能够收集到样品中物质的总体信息。在气溶胶粒子中的物质和气体中的物质应当被分析的情况下以及在样品包含大量不同的物质的情况下，这个优点尤其存在，因为在一个质谱中提供信号的物质的数量能够尽可能地减少，以仅将气溶胶粒子或仅将气体提供至提取电子喷雾电离源，并且因此仅将源自气溶胶粒子的离子或仅将源自气体的离子提供至质量分析仪。在其中要在样品中检测大量物质的情况下，在一个质谱中提供信号的物质的数量的这种减少是特别有利的。例如，以下就是这种情况：装置用于检测爆炸物，因为爆炸物的一些组分主要存在于气相中，而其他组分主要以气溶胶粒子的形式存在或以冷凝形式存在于一些其他气溶胶粒子上。因此，当使用根据本发明的方法来检测包含爆炸物的样品中的爆炸物时，采用采样管线和过滤器管线是有利的实施例，其中采样管线能够使气溶胶粒子绕过过滤器，而过滤器管线能够使气态悬浮物的气相绕过采样管。
在样品包含非常大量的不同物质的情况下，所述装置优选地还包括离子迁移率谱仪，该离子迁移率谱仪布置在提取电子喷雾电离源和质量分析仪之间，并且流体联接至提取电子喷雾电离源和质量分析仪。离子迁移率谱仪与采样管线和过滤器管线的组合(其中采样管线能够使气溶胶粒子绕过过滤器，而过滤器管线能够使气态悬浮物的气相绕过采样管)具有以下优点：进一步简化了在特定质谱中的不同物质的识别，而同时，根据所有质谱，能够收集到样品中物质的总体信息。同样，这例如是所述装置用于检测爆炸物的情况。尽管如此，不具有离子迁移率谱仪的装置也可用于检测爆炸物，或者甚至不具有平行切换的采样管线和过滤器管线的装置也可用于检测爆炸物。
然而，在一个变型中，采样管线和过滤器管线可以串联地切换。
另选地，所述装置可以不包括这样的过滤器管线。
优选地，所述装置包括清洁气体管线，该清洁气体管线用于经由采样管将清洁气体源与提取电子喷雾电离源流体联接。清洁气体优选是纯气体。纯气体优选不具有烃污染。例如，清洁气体可以是氩气或氮气。
清洁气体管线可包括可切换阀，该可切换阀用于将清洁气体源与采样管分离或将清洁气体源流体联接至采样管。与清洁气体管线是否包括这样的可切换阀无关，清洁气体管线都具有以下优点：清洁气体能够通过采样管传递至提取电子喷雾电离源，并因此传递至质量分析仪，从而能够检查采样管的清洁度和完整性。
另选地，所述装置可以不包括这样的清洁气体管线。
有利地，所述装置包括测试气体管线，该测试气体管线用于经由采样管将测试气体源与提取电子喷雾电离源流体联接。测试气体优选为具有均为10ppm的苯、甲苯和二甲苯(有时被称为BTX)的纯氮气。然而，在一个变型中，测试气体可以是不同的气体。
测试气体管线可以包括可切换阀，该可切换阀用于将测试气体源与采样管分离或将测试气体源流体联接至采样管。无论测试气体管线是否包括这样的可切换阀，测试气体管线都具有以下优点：测试气体能够通过采样管传递至提取电子喷雾电离源，并因此传递至质量分析仪，从而允许在其性能劣化之前使采样管再生，并且所述装置产生具有高本底并且因此低灵敏度的数据。
另选地，所述装置可以不包括这样的测试气体管线。
优选地，所述装置包括用于将空气源与提取电子喷雾电离源流体连接的空气管线。该空气源可以是处于大气压力或更高压力下的空气的容器，或者可以是装置外部的空气。在所述装置包括采样管的情况下，该空气管线优选地绕过采样管。在所述装置包括过滤器管线的情况下，空气管线优选地绕过过滤器。空气管线可以包括可切换阀，该可切换阀用于将空气源与提取电子喷雾电离源分离或将空气源流体联接至提取电子喷雾电离源。
空气管线具有以下优点：能够使所述装置以测量痕量气体组分的模式运行。此外，空气管线具有以下优点：能够将空气直接馈送至提取电子电离源，以检查气体测量模式的完整性，该气体测量模式即为其中气溶胶粒子的气态悬浮物经由过滤器管线从装置的外部引导到提取电子喷雾电离源的模式。
另选地，所述装置可以不包括这样的空气管线。
优选地，所述装置包括用于将校准气体源与提取电子喷雾电离源流体连接的校准气体管线。校准气体优选是含有已知量的计划要测量的气体的氮气。然而，校准气体也可以是具有精确已知量的苯、甲苯和二甲苯(有时被称为BTX)的纯氮气。然而，苯、甲苯和二甲苯的量可以与可用作测试气体的量不同。
在所述装置包括采样管的情况下，该校准气体管线优选地绕过采样管。在所述装置包括过滤器管线的情况下，校准气体管线优选地绕过过滤器。校准气体管线可以包括可切换阀，该可切换阀用于将校准气体源与提取电子喷雾电离源分离或将校准气体源流体联接至提取电子喷雾电离源。无论校准气体管线是否包括这样的可切换阀，校准气体管线都具有以下优点：校准气体能够传递至提取电子喷雾电离源，并因此传递至用于校准所述装置的质量分析仪，从而能够实现定量测量，例如定量空气样品测量。
优选地，所述装置包括第二电离源、特别是火花放电电离源，其中第二电离源与提取电子喷雾电离源并联连接。这具有以下优点：利用第二电离源，能够产生与利用提取电子喷雾电离源不同类型的离子。因此，能够实现气溶胶粒子的化学组分的元素分析。
在所述装置包括第二电离源的情况下，该装置有利地包括流体连接至提取电子喷雾电离源和第二电离源的可切换阀，其中可切换阀能够在第一位置和第二位置之间可切换，在第一位置中，气溶胶粒子传递至提取电子喷雾电离源以进行电离，在第二位置中，气溶胶粒子传递至第二电离源以进行电离。有利地，质量分析仪流体联接至提取电子喷雾电离源并且流体连接至第二电离源。这具有以下优点：能够利用质量分析仪分析由提取电子喷雾电离源产生的离子和由第二电离源产生的离子。然而，在一个变型中，所述装置包括第二质量分析仪，该第二质量分析仪与第二电离源流体联接。在该变型中，由提取电子喷雾电离源产生的离子能够通过质量分析仪进行分析，而由第二电离源产生的离子能够通过第二质量分析仪进行分析。
作为火花放电电离源的第二电离源具有能够使气溶胶粒子雾化并电离的优点。因此，能够最佳地识别气溶胶粒子的金属含量。
在第二电离源是火花放电电离源并且所述装置包括采样管线的情况下，该装置有利地包括旁路管线，该旁路管线用于绕过采样管线中的采样管。这具有以下优点：气溶胶粒子的气态悬浮物能够直接传送至第二电离源以进行电离，从而能够实现更好地识别气溶胶粒子的金属含量。
在第二电离源是火花放电电离源的情况下，第二电离源优选地包括用于收集气溶胶粒子的电极和用于从气溶胶粒子产生等离子体的等离子体源。等离子体源可以例如是用于产生脉冲微波的微波源。在一个示例中，脉冲微波可以具有2.45GHz的频率和3kW的峰值功率。在Kulkarni等人的US 9,091,597B2中公开了这样的火花放电电离源的进一步细节。
另选地，所述装置可以不包括第二电离源。
在所述装置包括第二电离源的情况下，该装置优选地包括第二校准气体管线，该第二校准气体管线用于将第二校准气体源与第二电离源流体连接。第二校准气体优选地包含金属纳米粒子。
另选地，所述装置可以不包括这样的第二校准气体管线。
有利地，所述装置是用于确定气溶胶粒度分布的装置，并且包括气溶胶粒子门和漂移区域，其中漂移区域流体地联接至气溶胶粒子门，并且气溶胶粒子门被配置成将批量的气溶胶粒子或者单独的气溶胶粒子嵌入到漂移区域中以使气溶胶粒子穿过漂移区域，其中质量分析仪流体联接至漂移区域并被配置成测量气溶胶粒子穿过漂移区域所需的漂移时间。这具有能够实现对气溶胶粒子进行更深入分析的优点。在优选的变型中，漂移区域布置在采样管和提取电子喷雾电离源之间的采样管线上。
另选地，所述装置可以不是用于确定气溶胶粒度分布的装置。
在所述装置是用于确定气溶胶粒度分布的装置的情况下，该装置和方法可以采用多路复用装置来确定气溶胶粒度分布，如Tofwerk AG的WO 2014/026298 A1中所述的。
优选地，根据本发明的方法在用于检测包含气溶胶粒子的样品中的爆炸物的方法中使用。在这种情况下，用于检测包含气溶胶粒子的样品中的爆炸物的方法包括以下步骤：利用根据本发明的方法分析样品；以及检查通过利用根据本发明的方法的分析获得的结果是否提供爆炸物存在的指示。
附图说明
用于解释说明实施例的附图示出了：
图1是根据本发明的用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置的示意图，其也用于示出根据本发明的方法。
在该图中，相同的部件被赋予相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置1的示意图。在该同一附图的情形下说明了根据本发明的用于分析气溶胶粒子的化学组分的方法。
装置1包括提取电子喷雾电离源2和呈飞行时间(TOF)质量分析仪形式的质量分析仪3。装置1还包括呈火花放电电离源形式的第二电离源5。该第二电离源5与EESI源2并联连接。质量分析仪3经由接口4流体联接至EESI源2和第二电离源5，以便分析由EESI源2产生的离子和由第二电离源5产生的离子。
装置1包括流体连接至EESI源2和第二电离源5的可切换阀，其中该可切换阀能够在第一位置和第二位置之间切换，在第一位置中，气溶胶粒子传递至EESI源2以进行电离，在第二位置中，气溶胶粒子传递至第二电离源5以进行电离。该可切换阀可以是稍后描述的第二阀32。然而，该可切换阀可以是位于第二阀32下游的不同阀。
EESI源2包括产生用于溶解气溶胶粒子的带电液滴的电子喷雾器，其中带电液滴的液体是与水结合的溶剂。此外，EESI源2包括蒸发单元，该蒸发单元用于蒸发带电液滴的液体，同时保持溶解的气溶胶粒子的组分。在本实施例中，蒸发单元是加热单元，该加热单元包括呈加热毛细管或离子引导装置的形式的加热蒸发区域，能够将带电液滴引导到该加热蒸发区域中以蒸发带电液滴的液体，使得溶解的气溶胶粒子的组分保留。
质量分析仪3被配置成在分析离子时提供离子的质谱。
当采用根据本发明的方法时，使气溶胶传递至EESI源2，以利用EESI源2从气溶胶粒子中提取组分、特别是有机化合物，并利用EESI源2将这些组分电离成离子。此外，将这些离子转移至质量分析仪3并利用质量分析仪3进行分析。根据本发明的方法能够在用于检测包含气溶胶粒子的样品中的爆炸物的方法中使用。在这种情况下，用于检测包含气溶胶粒子的样品中的爆炸物的方法包括以下步骤：利用根据本发明的方法分析样品；以及检查通过利用根据本发明的方法的分析获得的结果是否提供爆炸物存在的指示。
装置1包括入口6，该入口用于将气溶胶粒子的气态悬浮物从装置1的外部传递到装置中以分析气溶胶粒子的化学组分。在本实施例中，入口6是环境空气的入口，因此是用于将包含气溶胶粒子的环境空气从装置1的外部传递到装置1中以分析气溶胶粒子的化学组分的入口。还称为具有气溶胶粒子样品气体的环境空气。
此外，装置1包括将入口6流体联接至EESI源2的采样管线11，该采样管线11包括采样管21，当气溶胶粒子从入口6传递至EESI源2时，采样管21用于将气溶胶粒子与气态悬浮物的气相分离。
环境空气通过穿过采样管21而从气态痕量气体(gaseous trace gases)洗涤，这大大减少了否则由这样的气态污染物引起的背景。气溶胶粒子从采样管21继续进入EESI源2中，在EESI源2中，通过将电子喷雾引入空气流中而将气溶胶粒子的有机化合物提取到液相中。之后，液滴在传送通过加热毛细管或离子引导装置期间蒸发。由此快速除去溶剂，同时液滴的电荷保留在液滴中。液滴最终通过库仑爆炸机理爆炸成较小的液滴，并且最后使相关的有机分子带电。离子行进通过接口4，离子被差分泵送到质量分析仪3中。质量分析仪3也可以是联接至质量分析仪的离子迁移率分析仪。注意，接口4还能够包括用于母体离子选择和碎裂的离子光学器件。质量分析仪内的离子检测器将产生电信号，电信号由将数据数字化并将数据发送至计算机(未示出)的数据采集电子设备(未示出)记录。
装置1还包括过滤器管线12，过滤器管线12将装置1的外部与EESI源2流体联接，过滤器管线12包括过滤器22，过滤器22用于将气溶胶粒子从气态悬浮物中过滤出，并且因此当从装置1的外部传递至EESI源2时将气相与气溶胶粒子分离。更精确地，过滤器管线12将入口6与EESI源2流体连接。因此，能够获得没有任何气溶胶粒子的气体的质谱。因此，简化了质谱中不同物质的识别，因为由于具有过滤器22的过滤器管线12和具有采样管21的并联切换的采样管线11，而能够获得来自气体或气溶胶粒子的离子的质谱，同时，通过由气溶胶粒子的离子获得的质谱和由气体的离子获得的质谱，还能够收集到样品中物质的总体信息。在气溶胶粒子中的物质和气体中的物质要进行分析的情况下以及在样品包含大量不同的物质的情况下，这个优点尤其存在，因为在一个质谱中提供信号的物质的数量能够尽可能减少，以仅将气溶胶粒子或仅将气体提供至EESI源2，并且因此仅将源自气溶胶粒子的离子或仅将源自气体的离子提供至质量分析仪3。在其中要在样品中检测大量物质的情况下，在一个质谱中提供信号的物质的数量的这种减少是特别有利的。这例如是装置1用于检测爆炸物的情况，因为爆炸物的一些组分主要存在于气相中，而其他组分主要以气溶胶粒子的形式存在或以冷凝形式存在于一些其他气溶胶粒子上。因此，当使用根据本发明的方法来检测包含爆炸物的样品中的爆炸物时，采用采样管线11和过滤器管线12是有利的实施例，其中采样管线11能够使气溶胶粒子绕过过滤器22，而过滤器管线12能够使气态悬浮物的气相绕过采样管21。此外，该装置包括在采样管21上游的采样管线11中的阀31，该阀31能够被切换以允许样品气体采用过滤器管线12而进入除去气溶胶粒子的过滤器22中。这将产生无粒子的空气，然后无粒子的空气再穿过采样管21和EESI源2。这允许快速确定能够从粒子光谱中减去的背景光谱，进一步降低了所述方法和装置1的检测极限。
装置1包括清洁气体管线13，清洁气体管线13用于经由采样管21将清洁气体源与EESI源2流体联接。清洁气体优选是没有烃污染的纯气体。例如，清洁气体是氩气或氮气。这允许容易地评估系统的背景和清洁度，并且允许快速识别出问题。此外，装置1包括测试气体管线14，测试气体管线14用于经由采样管21将测试气体源与EESI源2流体联接。测试气体优选为具有均为10ppm的苯、甲苯和二甲苯(有时称为BTX)的纯氮气。然而，在一个变型中，测试气体可以是不同的气体。然而，使用BTX作为测试气体允许对采样管气相去除效率进行常规评估，因为其包含高浓度的有机气体污染物。如果气相去除效率不是>99％，则应优选使采样管进行再生。
清洁气体管线13和测试气体管线14都经由阀31与采样管线11和采样管21流体联接。这里要提及的是，阀31表示阀或阀的组合，其在任何时候只允许采样管线11、过滤器管线12、清洁气体管线13和测试气体管线14的输入管线中的一条管线连接至采样管21。
装置1另外包括在采样管21下游的采样管线11中的第二阀32，第二阀32能够被切换以允许来自采样管21的样品气体或气溶胶粒子到达EESI源2，或者允许来自另一气体管线的气体在没有穿过采样管21的情况下到达EESI源2。在本实施例中，清洁气体管线13的分支和测试气体管线14的分支都与第二阀32流体连接。因此，清洁气体和测试气体能够在绕过采样管21的情况下传递至EESI源2。例如，使清洁气体在绕过采样管21的情况下传递至EESI源2，能够实现在气体模式下检查系统的清洁度并验证EESI源2中的主要喷雾流体没有被污染。
此外，装置1包括旁路管线15，旁路管线15用于绕过采样管线11中的采样管21。该旁路管线15与采样管21上游的采样管线11流体连接并与第二阀32流体连接。因此，具有气溶胶粒子的样品气体能够在绕过采样管21和过滤器22的情况下传递至EESI源2。该旁路管线15也能够被称为用于将空气源与提取电子喷雾电离源流体连接的空气管线。因此，通过切换第二阀32，装置1能够在气体采样模式和粒子采样模式下操作。
装置1另外包括校准气体管线16，校准气体管线16用于将校准气体源与EESI源2流体连接。该校准气体管线16流体连接至第二阀32，该第二阀32能够在其中校准气体被引导至EESI源2的模式和没有校准气体被引导至EESI源2的模式之间切换。校准气体优选地是含有已知量的计划要测量的气体的氮气。然而，校准气体也可以是具有精确已知量的苯、甲苯和二甲苯(有时称为BTX)的纯氮气。然而，苯、甲苯和二甲苯的量可以与可用作测试气体的量不同。在校准气体包含已知量的有机痕量(organic traces)的情况下，在当允许空气通过旁路管线15的气体模式下，以及在一定程度上在当允许具有气溶胶粒子的空气样品通过采样管线11和采样管21的粒子模式下，进行测量的校准。
这里要提及的是，第二阀32表示阀或阀的组合，其在任何时候仅允许输入的清洁气体管线13、校准气体管线16、旁路管线15和具有采样管21的采样管线11中的一条管线连接至EESI源2。
阀31和第二阀32都应以防止气溶胶粒子在壁碰撞期间损失的方式设计。这优选地通过保持层状气体流动来完成，这属于气溶胶测量领域的专业人员的知识的一部分。
第二阀32需要以防止有机气体在壁上冷凝的方式设计。这通过使用用于这些管线和阀32的合适材料以及通过保持层状气体流动来完成，这都属于气溶胶测量领域的专业人员的知识的一部分。在一个变型中，也可以加热这些管线和第二阀32，以防止有机气体在壁上冷凝。
装置1包括第二校准气体管线17，第二校准气体管线17用于将第二校准气体源与第二电离源5流体连接。第二校准气体优选地包含金属纳米粒子。在图1所示的实施例中，第二校准气体管线17包括第三阀33，第三阀33能够实现控制第二校准气体至第二电离源5的流动。然而，该第三阀33的功能可以集成在第二阀32中。在这种情况下，第二校准气体管线17将连接至第二阀32。
在本实施例中，在第二校准气体管线17经由第三阀33流体连接至第二电离源5的情况下，装置1还包括将入口6与第三阀33直接连接的第二旁路管线18。通过该第二旁路管线18，具有气溶胶粒子的样品气体能够直接传递至第二电离源5。第三阀33能够实现控制具有气溶胶粒子的样品气体至第二电离源5的直接流动。
装置1包括用于处理由质量分析仪3提供的信号的电子数据采集系统41。该电子数据采集系统41包括：至少一个模数转换器(ADC)，其由从质量分析仪3获得的信号产生数字化数据；以及快速处理单元，其接收来自所述模数转换器的数字化数据，其中快速处理单元被编程为连续地、实时地检查通过质量分析仪测量的相关事件的数字化数据，并且其中电子数据采集系统41被编程为发送代表与相关事件有关的质谱的数字化数据以用于进一步分析，并拒绝代表与相关事件无关的质谱的数字化数据。这种模式被称为“事件触发模式”并且在Tofwerk AG的WO 2016/004542 A1中进行了描述。
此外，装置1包括控制单元42，每当单个气溶胶粒子到达提取电子喷雾电离源2时，控制单元42用于触发质量分析仪3，触发质量分析仪3以分析源自单个气溶胶粒子的离子。因此，装置1是单个粒子气溶胶质谱仪。
本发明不限于以上描述的实施例。例如，所述装置不要求是单个粒子气溶胶质谱仪。例如，所述装置可以包括离子迁移率谱仪，该离子迁移率谱仪布置在提取电子喷雾电离源和质量分析仪之间，并流体联接至提取电子喷雾电离源和质量分析仪。在图1所示的实施例中，接口4可以例如包括离子迁移率谱仪或甚至由离子迁移率谱仪形成。
例如，本发明可以在没有校准气体管线、第二校准气体管线、旁路管线、第二旁路管线、测试气体管线、清洁气体管线、具有过滤器的过滤器管线、具有采样管的采样管线、阀31和第二阀32以及第三阀33中的一个或多个的情况下采用。此外，本发明可以在没有第二电离源的情况下采用。
总之，应当注意，提供了一种用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置和方法，其允许灵活地用于分析气溶胶粒子的化学组分。

Claims (25)

1.一种用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置(1)，所述装置(1)包括：
a)提取电喷雾电离源(2)，所述提取电喷雾电离源(2)用于从所述气溶胶粒子中提取组分，并且用于将所述组分电离成离子，
b)用于分析所述离子的质量分析仪(3)，所述质量分析仪(3)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)，
c)入口(6)，所述入口(6)用于将所述气溶胶粒子的气态悬浮物从所述装置(1)的外部传递至所述装置(1)中以分析所述气溶胶粒子的化学组分，所述入口(6)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)，
d)将所述入口(6)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)的采样管线(11)，所述采样管线(11)包括用于当从所述入口(6)传递至所述提取电喷雾电离源(2)时将所述气溶胶粒子与所述气态悬浮物的气相分离的采样管(21)，
e)将所述装置(1)的外部与所述提取电喷雾电离源(2)流体联接的过滤器管线(12)，所述过滤器管线(12)包括过滤器(22)，所述过滤器(22)用于在从所述装置(1)的外部传递至所述提取电喷雾电离源(2)时从所述气态悬浮物中过滤出所述气溶胶粒子并由此将气相与所述气溶胶粒子分离，
其中，所述采样管线(11)能够使所述气溶胶粒子绕过所述过滤器(22)，而所述过滤器管线(12)能够使所述气态悬浮物的所述气相绕过所述采样管(21)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，提取的所述组分是有机化合物。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述质量分析仪(3)是飞行时间质量分析仪。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述质量分析仪(3)被配置成在分析所述离子时提供所述离子的质谱。
5.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还包括用于处理由所述质量分析仪(3)提供的信号的电子数据采集系统(41)，其中所述电子数据采集系统(41)包括：
a)至少一个模数转换器，所述模数转换器由从所述质量分析仪(3)获得的信号产生数字化数据；
b)快速处理单元，所述快速处理单元从所述模数转换器接收所述数字化数据；
其中
c)所述快速处理单元被编程为连续地、实时地检查通过所述质量分析仪(3)测量的相关事件的数字化数据；并且
d)所述电子数据采集系统(41)被编程为发送代表与相关事件有关的质谱的数字化数据以进一步分析并且拒绝代表与相关事件无关的质谱的数字化数据。
6.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括离子迁移率谱仪，所述离子迁移率谱仪布置在所述提取电喷雾电离源(2)和所述质量分析仪(3)之间，并且流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)和所述质量分析仪(3)。
7.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括清洁气体管线(13)，所述清洁气体管线(13)用于经由所述采样管(21)将清洁气体源与所述提取电喷雾电离源(2)流体联接。
8.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括测试气体管线(14)，所述测试气体管线(14)用于经由所述采样管(21)将测试气体源与所述提取电喷雾电离源(2)流体联接。
9.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括用于将空气源与所述提取电喷雾电离源(2)流体连接的空气管线。
10.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括用于将校准气体源与所述提取电喷雾电离源(2)流体连接的校准气体管线(16)。
11.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括第二电离源(5)，其中所述第二电离源(5)与所述提取电喷雾电离源(2)并联连接。
12.根据权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，所述第二电离源(5)是火花放电电离源。
13.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)是用于确定气溶胶粒度分布的装置，并且包括气溶胶粒子门和漂移区域，其中所述漂移区域流体联接至所述气溶胶粒子门，并且所述气溶胶粒子门被配置成将批量的气溶胶粒子或者单独的气溶胶粒子嵌入到所述漂移区域中以使所述气溶胶粒子穿过所述漂移区域，其中所述质量分析仪(3)流体联接至所述漂移区域并且被配置成测量所述气溶胶粒子穿过所述漂移区域所需的漂移时间。
14.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述提取电喷雾电离源(2)包括电喷雾器，以产生用于溶解所述气溶胶粒子的带电液滴。
15.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)是单个粒子气溶胶质谱仪，并且包括控制单元，每当单独的气溶胶粒子到达所述提取电喷雾电离源(2)时，所述控制单元用于触发所述质量分析仪(3)，触发所述质量分析仪(3)以分析源自所述单独的气溶胶粒子的离子。
16.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述采样管线(11)和所述过滤器管线(12)并联地切换。
17.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述采样管线(11)和所述过滤器管线(12)通过一个或多个可切换阀流体连接，其中，通过控制这种一个或多个可切换阀，所述气溶胶粒子的所述气态悬浮物能够经由所述采样管线(11)或经由所述过滤器管线(12)从所述装置(1)的外部引导至所述提取电喷雾电离源(2)，因此使得所述气溶胶粒子或所述气相能够从所述装置(1)的外部转移至所述提取电喷雾电离源(2)以进行电离和随后利用所述质量分析仪(3)进行分析。
18.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述入口(6)是用于环境空气的入口，因此是用于将包含所述气溶胶粒子的环境空气从所述装置(1)的外部传递至所述装置(1)中以分析所述气溶胶粒子的化学组分的入口。
19.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述过滤器管线(12)将所述入口(6)与所述提取电喷雾电离源(2)流体连接。
20.根据权利要求1至3任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括第二入口，该第二入口用于将所述气溶胶粒子的所述气态悬浮物传递至所述装置(1)中以分析所述气溶胶粒子的化学组分，其中所述过滤器管线(12)将所述第二入口与所述提取电喷雾电离源(2)流体连接。
21.一种用于分析气溶胶粒子的化学组分的方法，所述方法利用用于分析气溶胶粒子的化学组分的装置(1)，所述装置(1)包括：
a)提取电喷雾电离源(2)，所述提取电喷雾电离源(2)用于从所述气溶胶粒子中提取组分，并且用于将所述组分电离成离子，
b)用于分析所述离子的质量分析仪(3)，所述质量分析仪(3)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)，
c)入口(6)，所述入口(6)用于将所述气溶胶粒子的气态悬浮物从所述装置(1)的外部传递至所述装置(1)中以分析所述气溶胶粒子的化学组分，所述入口(6)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)，
d)将所述入口(6)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)的采样管线(11)，所述采样管线(11)包括用于当从所述入口(6)传递至所述提取电喷雾电离源(2)时将所述气溶胶粒子与所述气态悬浮物的气相分离的采样管(21)，
e)将所述装置(1)的外部与所述提取电喷雾电离源(2)流体联接的过滤器管线(12)，所述过滤器管线(12)包括过滤器(22)，所述过滤器(22)用于在从所述装置(1)的外部传递至所述提取电喷雾电离源(2)时从所述气态悬浮物中过滤出所述气溶胶粒子，并由此将气相与所述气溶胶粒子分离，
其中，所述采样管线(11)能够使所述气溶胶粒子绕过所述过滤器(22)，而所述过滤器管线(12)能够使所述气态悬浮物的所述气相绕过所述采样管(21)，其中所述方法包括以下步骤：
a)将所述气溶胶粒子的气态悬浮物从装置(1)的外部通过所述装置(1)的入口(6)传递至所述装置(1)中，利用所述装置(1)的采样管线(11)的采样管(21)从所述气态悬浮物的气相分离所述气溶胶粒子，所述采样管线(11)将所述入口(6)流体联接至所述装置(1)的提取电喷雾电离源(2)，并且利用所述提取电喷雾电离源(2)从所述气溶胶粒子中提取组分，并且利用所述提取电喷雾电离源(2)将所述组分电离成离子，
或者
将气溶胶粒子的气态悬浮物从所述装置(1)的外部传递至所述提取电喷雾电离源(2)并且利用所述装置(1)的过滤器管线(12)的过滤器(22)将所述气溶胶粒子从所述气态悬浮物中过滤出，并因此将气相与所述气溶胶粒子分离，所述过滤器管线(12)将所述装置(1)的外部与所述提取电喷雾电离源(2)流体联接，并且利用所述提取电喷雾电离源(2)电离所述气相成离子，
b)将所述离子转移至所述装置(1)的质量分析仪(3)，所述质量分析仪(3)流体联接至所述提取电喷雾电离源(2)，以及
c)利用所述质量分析仪(3)分析所述离子。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，提取的所述组分是有机化合物。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述质量分析仪(3)是飞行时间质量分析仪。
24.根据权利要求21至23任一项所述的方法，其特征在于，通过利用所述提取电喷雾电离源(2)单独地提取和电离每个气溶胶粒子的组分并随后对于每个气溶胶粒子将所获得的离子单独地转移至所述质量分析仪(3)并且利用所述质量分析仪(3)分析所获得的离子，来分别单独地分析所述气溶胶粒子。
25.一种用于检测包含气溶胶粒子的样品中的爆炸物的方法，其特征在于以下步骤：利用根据权利要求21至24任一项所述的方法分析所述样品；以及检查通过利用根据权利要求21至24任一项所述的方法进行的分析所获得的结果是否提供爆炸物存在的指示。
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