CN111211035A - 一种可调节的射频渗透磁场增强电离源 - Google Patents

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李金旭
李海洋
侯可勇
曹艺雪
吴称心
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Abstract

本发明公开了一种可调节的射频渗透磁场增强电离源，包括射频真空紫外灯(RF‑VUV)、射频电路控制板、电离源腔体、电极片和永久磁铁。该电离源将射频场和磁场结合在一起对电子同时作用，提高样品分子的电离效率从而提高仪器的检测灵敏度。其中射频场对电离源内的电子具有存储功能类似于阱的作用，磁场则可以增加电子的运动路径提高电子与样品分子的碰撞几率，通过这两方面的同时作用进一步提高了仪器的检测灵敏度。

Description

一种可调节的射频渗透磁场增强电离源
技术领域
本发明专利应用于仪器的电离源部分，具体来书就是利用该发明专利提高仪器对样品的检测灵敏度，实现低浓度样品的检测。与单一技术的电离源项目，该方法将两种技术高效的结合在一起进一步提高了样品分子的电离效率，在提高检测灵敏的同时拓宽了仪器的应用范围。
背景技术
电离源是将引入的样品分子电离成离子的装置，是仪器的核心部件之一。电离源的电离能力，电离效率和稳定性是影响仪器可分析物范围、灵敏度和信号稳定性的关键因素。因此电离源的研究一直备受关注，并产生了适用于不同场合、不同类型的电离源，例如传统的电子电离(EI)源、化学电离(CI)源、电喷雾电离(ESI)源等。相比于以上的几种电离源，采用真空紫外(vacuum ultraviolet,VUV)光源的单光子电离(single photoionization，SPI)源，属于一种软电离源具有其独特的优势，其主要产生待测样品的分子离子峰，得到的谱图简单，而且其灵敏度高、通用性好。但SPI的灵敏度和VUV光源的输出光强度直接相关，为了提高SPI的灵敏度，目前国际上对SPI电离源的研究主要集中在光源性能的提升上。陈平等利用射频真空紫外(VUV)灯，通过在电离源内施加射频场的方法开发了一种基于VUV灯的射频场准离子阱化学电离(QT-CI)源。光电效应产生的光电子在射频电场的加速下，碰撞电离试剂气体产生试剂离子O2 +。O2 +伴随静电场漂移时，受射频电场作用产生振荡运动。而且相比SPI而言，QT-CI的灵敏度提高了12-118倍，并且利用开关可以选择电离源的工作模式。两种软电离的结合，拓宽电离范围的同时也增强了电离源的定性能力。吴庆浩等利用在电离源中，可以通过在电子运动的方向上施加一个合适的磁场来提高灵敏度。磁场的施加会使电子的运动轨迹发生变化，但离子运动的轨迹基本不变。基于磁场开发的磁增强光电子电离源进一步提高了仪器的检测灵敏度。
本发明将射频场和磁场结合在一起对电子同时作用，提高样品分子的电离效率从而提高仪器的检测灵敏度。其中射频场对电离源内的电子具有存储功能类似于阱的作用，磁场则可以增加电子的运动路径提高电子与样品分子的碰撞几率，通过这两方面的同时作用进一步提高了仪器的检测灵敏度。
发明内容
本发明主要应用于仪器的电离源部分，采用的技术方案如下：
一种可调节的射频渗透磁场增强电离源，从上到下依次包括射频真空紫外灯、射频电路控制板、电离源腔体、电极片和永久磁铁。射频电路控制板的电压输出端与射频真空紫外灯相连接，射频真空紫外灯垂直放置在电离源腔体上方的中心位置，电极片依次平行固定在电离源腔体内部，并与射频真空紫外灯同轴设置，永久磁铁设置在中间电极片上。
电离源腔体为一密闭中空腔室，于电离源腔体顶部设有通孔，射频真空紫外灯垂直放置在电离源腔体通孔上方，射频真空紫外灯与腔室上表面的通孔四周边缘密闭连接，射频真空紫外灯的出光光窗面向通孔，其出射光经通孔射入腔室内；
于腔室内从上至下依次设有中部带有圆锥台状通孔的板状电极、上下二端开口的圆筒状电极、中部带有圆锥台状通孔的板状离子引出电极；
于电离源腔体底部设有通孔，离子引出电极四周边缘与通孔内壁面密闭连接；
电离源腔体顶部通孔、板状电极中部通孔、圆筒状电极、板状离子引出电极中部通孔同轴；
于圆筒状电极上开口端沿径向向远离轴线方向设有一圆环状凸台，于圆筒状电极下开口端沿径向向轴线方向设有一圆环状凸台；于圆筒状电极外壁面上套设有一圆筒状永久磁铁。
通过射频真空紫外灯渗透到电离源内在板状电极和圆筒状电极之间区域行程的的射频场对电子有束缚作用，因此会提高该区域电子数密度从而提高电子与样品分子的电离效率。
射频电路控制板输出端的幅值与频率可调节，与射频真空紫外灯连接后对电离源内电子的束缚程度不同。
在电离源内引入磁场增加了电子的运动路程提高了与样品分子的碰撞几率从而提高了仪器的检测灵敏度。
在腔体内的板状电极、圆筒状电极、板状离子引出电极上施加合适的电压，将电离的样品离子向下一级传输。
射频场与磁场的共同作用进一步提高了电子与样品分子的电离效率，从而提高了仪器的检测灵敏度。
射频电路控制板输出端的幅值与频率可调节，与射频真空紫外灯连接后射频场会渗透到电离源内，对电离源内的电子具有束缚作用类似于阱的功能。在电离源内引入磁场增加了电子的运动路程提高了与样品分子的碰撞几率从而提高了仪器的检测灵敏度。在电离源内的电极片上施加合适的电压，将电离的样品离子向下一级传输。射频场与磁场的共同作用进一步提高了电子与样品分子的电离效率，从而提高了仪器的检测灵敏度。
该方法可以提高仪器的检测灵敏度拓宽仪器在实际情况中的应用范围。
附图说明
图1为一种可调节的射频渗透磁场增强电离源示意图。
1—射频真空紫外灯、2—射频电路控制板、3—电离源腔体、4—板状电极、5—圆筒状电极、6—离子引出电极、7—永久磁铁。
具体实施方式
一种可调节的射频渗透磁场增强电离源，本发明专利从上到下依次包括射频真空紫外灯、射频电路控制板、电离源腔体、板状电极、圆筒状电极、离子引出电极和永久磁铁。射频电路控制板的电压输出端与射频真空紫外灯相连接，射频真空紫外灯垂直放置在电离源腔体上方的中心位置，电极片依次平行固定在电离源腔体内部，并与射频真空紫外灯同轴设置，永久磁铁设置在中间电极片上。
射频电路控制板输出端的幅值与频率可调节，与射频真空紫外灯连接后射频场会渗透到电离源内，对电离源内的电子具有束缚作用类似于阱的功能。实际使用的幅值和频率可以根据实验结果来决定。在电离源内引入磁场增加了电子的运动路程提高了与样品分子的碰撞几率从而提高了仪器的检测灵敏度。永久磁铁的磁性同样可以根据实验优化结果确定磁铁的相关参数。在电离源内的电极片上施加合适的电压，将电离的样品离子向下一级传输。射频场与磁场的共同作用进一步提高了电子与样品分子的电离效率，从而提高了仪器的检测灵敏度。

Claims (6)

1.一种可调节的射频渗透磁场增强电离源，其特征在于：包括射频真空紫外灯(1)、射频电路控制板(2)、电离源腔体(3)、板状电极(4)、圆筒状电极(5)、离子引出电极(6)和永久磁铁(7)；
射频电路控制板(2)的电压输出端与射频真空紫外灯(1)相连接；
电离源腔体(3)为一密闭中空腔室，于电离源腔体(3)顶部设有通孔，射频真空紫外灯(1)垂直放置在电离源腔体(3)通孔上方，射频真空紫外灯(1)与腔室上表面的通孔四周边缘密闭连接，射频真空紫外灯(1)的出光光窗面向通孔，其出射光经通孔射入腔室内；
于腔室内从上至下依次设有中部带有圆锥台状通孔的板状电极(4)、上下二端开口的圆筒状电极(5)、中部带有圆锥台状通孔的板状离子引出电极(6)；
于电离源腔体(3)底部设有通孔，离子引出电极(6)四周边缘与通孔内壁面密闭连接；
电离源腔体(3)顶部通孔、板状电极(4)中部通孔、圆筒状电极(5)、板状离子引出电极(6)中部通孔同轴；
于圆筒状电极(5)上开口端沿径向向远离轴线方向设有一圆环状凸台，于圆筒状电极下开口端沿径向向轴线方向设有一圆环状凸台；于圆筒状电极外壁面上套设有一圆筒状永久磁铁(7)。
2.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于：通过射频真空紫外灯(1)渗透到电离源内在板状电极(4)和圆筒状电极(5)之间区域行程的的射频场对电子有束缚作用，因此会提高该区域电子数密度从而提高电子与样品分子的电离效率。
3.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于：射频电路控制板(2)输出端的幅值与频率可调节，与射频真空紫外灯(1)连接后对电离源内电子的束缚程度不同。
4.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于：在电离源内引入磁场增加了电子的运动路程提高了与样品分子的碰撞几率从而提高了仪器的检测灵敏度。
5.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于：在腔体内的板状电极(4)、圆筒状电极(5)、板状离子引出电极(6)上施加合适的电压，将电离的样品离子向下一级传输。
6.根据权利要求1-5任一所述的电离源，其特征在于：射频场与磁场的共同作用进一步提高了电子与样品分子的电离效率，从而提高了仪器的检测灵敏度。
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