CN112837989B - 一种试剂离子可切换的电离源及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型试剂离子快速切换的电离源，具体地说是一种新型试剂离子快速切换的电离源，包括真空紫外灯、反应腔、调控电极对、切换电源构成。紫外灯、反应腔、调控电极对同轴排列；所述反应腔为径向截面圆环形中空密闭腔体；所述的调节电极对为两个平行设置的金属电极环，电极环的内径大于真空紫外灯的光斑直径；所述调控电极对上的电压为正、负切换的方波电压，通过调控反应腔内正负离子的浓度调控反应试剂离子的种类和相对浓度。

Description

一种试剂离子可切换的电离源及应用
技术领域
本发明涉及大气压离子操控技术，具体地说是本发明公开了一种新型试剂离子快速切换的电离源，具体地说是一种新型试剂离子快速切换的电离源，包括真空紫外灯、反应腔、调控电极对、切换电源构成。紫外灯、反应腔、调控电极对同轴排列；所述反应腔为径向截面圆环形中空密闭腔体；所述的调节电极对为两个平行设置的金属电极环，电极环的内径大于真空紫外灯的光斑直径；所述调控电极对上的电压为正、负切换的方波电压，通过调控反应腔内正负离子的浓度调控反应试剂离子的种类和相对浓度。
背景技术
离子迁移谱技术是一种新型的快速分离分析技术，目前已广泛应用于爆炸物检测、毒品缉查、环境监测、食品安全及工业监测等领域。离子迁移谱主要由电离源、反应区、离子门、迁移区和离子检测器组成，其中电离源电离产生的反应试剂离子在分析物的电离过程中的作用至关重要。反应试剂离子的性质决定了分析物的电离机理和产物离子的种类，所以对同一分析物来讲，不同的反应试剂离子可能形成不同的产物离子。结合多种不同的反应试剂离子形成的离子迁移谱图，可以为分析物的准确定性提供更多的信息，在实际检测过程中降低误报。结合多种反应试剂离子迁移时间的不同，可以选择性地实现产物离子和反应试剂离子之间峰-峰分离度的改善。同时，结合多种反应试剂离子不同的化学活性，能够拓展可检测化合物的范围。
传统方式是通常在离子迁移谱载气或漂气中引入一种化学物质来形成替代的反应试剂离子，从而改变反应试剂离子的性质，实现分析的多模式识别。或者采用多种电离源相结合的技术，通过控制不同电离源的开或关实现多种反应试剂离子的切换，从而改善离子迁移谱的定性准确性和拓展离子迁移谱的应用范围。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种试剂离子可切换的电离源：包括真空紫外灯、反应腔、调控电极对、切换电源构成；紫外灯、反应腔、调控电极对同轴排列；
反应腔为一端密闭、另一端开口的径向截面圆形中空腔体；所述的调节控电极对为两个同轴、平行设置的金属电极环，两个电极环分别置于反应腔的二端，两个电极环和与反应腔同轴设置；金属电极环两侧设有同轴的绝缘环；紫外灯置于反应腔腔的密闭端，其出射光沿腔体轴向射入反应腔；于反应腔靠近密闭端设有一反应试剂入口。
两个电极环分别通过导线经分压电阻与一高压直流电源的高压输出端和接地端，高压直流电源的高压输出端可切换地输出正高压或负高压。
调控电极对上电压的正高压或负高压切换，进而可调控反应腔内正负离子的浓度，高压直流电源的高压输出端为正高压时，反应腔的离子为H3O+离子；高压直流电源的高压输出端为负高压时，反应腔的离子为CO3 -离子和O2 -离子。调整高压直流电源的高压输出端为正高压和负高压的相对时间，获得不同的反应试剂离子：当正高压开启时间大于负高压开启时间时，负高压时产物离子以CO3 -离子为主；当正高压开启时间小于负高压开启时间时，负高压时产物离子以O2 -离子为主。
反应腔的内径大于真空紫外灯的光斑直径。
所述的真空紫外灯可以为直流放电灯或射频放电灯。
高压直流电源在正高压和负高压之间变化，电源的电压在10V到100kV可调。
任一所述电离源在质谱或离子迁移谱中的应用。
该电离源和质谱或离子迁移谱联用，可通过调控反应试剂离子的种类和浓度得到待测物的不同产物离子，提高质谱或离子迁移谱的识别准确性。
本发明的优点是：
1.通过调控正负电源的工作时间，可以实现正、负离子的调控，实现负离子模式下两种不同反应试剂离子的调控、获得更多的样品离子的信息，提高识别准确性。
2.本发明使用简单，易于批量化生产；
附图说明
图1为一种新型试剂离子快速切换的电离源的原理图。
真空紫外灯(1)、反应腔(2)、金属电极环(3)和(4)、绝缘环(5)和(6)、外腔体筒(7)、反应试剂入口(8)、高压直流电源(9)、分压电阻(10)、导线(11)、高压输出端(12)、高压接地端(13)。
图2为两种反应试剂离子CO3-(H2O)n和O2-(H2O)n的快速切换谱图。
具体实施方式
一种试剂离子可切换的电离源：包括真空紫外灯、反应腔、调控电极对、切换电源构成；紫外灯、反应腔、调控电极对同轴排列；
反应腔为一端密闭、另一端开口的径向截面圆形中空腔体；所述的调节控电极对为两个同轴、平行设置的金属电极环，两个电极环分别置于反应腔的二端，两个电极环和与反应腔同轴设置；金属电极环两侧设有同轴的绝缘环；紫外灯置于反应腔腔的密闭端，其出射光沿腔体轴向射入反应腔；于反应腔靠近密闭端设有一反应试剂入口。
两个电极环分别通过导线经分压电阻与一高压直流电源的高压输出端和接地端，高压直流电源的高压输出端可切换地输出正高压或负高压。
调控电极对上电压的正高压或负高压切换，进而可调控反应腔内正负离子的浓度，高压直流电源的高压输出端为正高压时，反应腔的离子为H3O+离子；高压直流电源的高压输出端为负高压时，反应腔的离子为CO3 -离子和O2 -离子。调整高压直流电源的高压输出端为正高压和负高压的相对时间，获得不同的反应试剂离子：当正高压开启时间大于负高压开启时间时，负高压时产物离子以CO3 -离子为主；当正高压开启时间小于负高压开启时间时，负高压时产物离子以O2 -离子为主。
本发明本发明利用电场切换调控掺杂剂辅助光电离离子迁移谱中反应试剂离子的方法，采用简单的电场切换的方式实现了掺杂剂辅助光电离离子迁移谱中正、负离子的切换以及负离子模式下两种反应试剂离子CO3-(H2O)n和O2-(H2O)n的快速切换，具体装置结构示意图见图1。
本发明目的是提供一种新型试剂离子快速切换的电离源，本发明通过调控电极对上电压的正高压或负高压切换，进而可调控反应腔内正负离子的浓度，高压直流电源的高压输出端为正高压时，反应腔的离子为H3O+离子；高压直流电源的高压输出端为负高压时，反应腔的离子为CO3-离子和O2-离子。调整高压直流电源的高压输出端为正高压和负高压的相对时间，获得不同的反应试剂离子：当正高压开启时间大于负高压开启时间时，负高压时产物离子以CO3-离子为主；当正高压开启时间小于负高压开启时间时，负高压时产物离子以O2-离子为主。其主要构成为电路部分和电离源反应部分。试剂分子(通常为酮类)由反应试剂入口8进入反应腔2，在真空紫外灯1照射下产生正、负反应试剂离子。
实施例1
图2给出了可切换反应试剂负离子模式下离子迁移谱下的反应试剂离子谱图。将该电离源与离子迁移谱联用，研究了不同正高压输出时间和负高压输出时间长短时产物离子的谱峰。当高压直流电源的高压输出端12为正高压时，反应腔2内主要产物为H3O+离子；当高压直流电源的高压输出端12为负高压时，反应腔2内主要产物为CO3-(H2O)n或O2-(H2O)n。当正高压输出时间大于负高压输出时间时，负高压时的产物离子主要产物为CO3-(H2O)n。。当正高压输出时间小于负高压输出时间时，负高压时的产物离子主要产物为O2-(H2O)n。

Claims (6)

1.一种试剂离子可切换的电离源，其特征在于：包括真空紫外灯（1）、反应腔（2）、调控电极对、切换电源构成；紫外灯（1）、反应腔（2）、调控电极对同轴排列；
所述反应腔（2）为一端密闭、另一端开口的径向截面圆形中空腔体；所述的调控电极对为两个同轴、平行设置的金属电极环（3）和（4），两个电极环分别置于反应腔（2）的二端，两个电极环（3）和（4）与反应腔（2）同轴设置；金属电极环（4）两侧设有同轴的绝缘环（5）和（6）；紫外灯（1）置于反应腔腔（2）的密闭端，其出射光沿腔体轴向射入反应腔（2）；于反应腔靠近密闭端设有一反应试剂入口（8）；
两个电极环分别通过导线（11）经分压电阻（10）与一高压直流电源（9）的高压输出端（12）和接地端（13），高压直流电源的高压输出端（12）可切换地输出正高压或负高压；
调控电极对上电压的正高压或负高压切换，进而可调控反应腔内正负离子的浓度，高压直流电源的高压输出端（12）为正高压时，反应腔的离子为H3O+离子；高压直流电源的高压输出端（12）为负高压时，反应腔的离子为CO3 -离子和O2 -离子；调整高压直流电源的高压输出端（12）为正高压和负高压的相对时间，获得不同的反应试剂离子：当正高压开启时间大于负高压开启时间时，负高压时产物离子以CO3 -离子为主；当正高压开启时间小于负高压开启时间时，负高压时产物离子以O2 -离子为主。
2.根据权利要求1所述电离源，其特征在于：
反应腔的内径大于真空紫外灯的光斑直径。
3.根据权利要求1所述电离源，其特征在于：所述的真空紫外灯可以为直流放电灯或射频放电灯。
4.根据权利要求1所述电离源，其特征在于：高压直流电源在正高压和负高压之间变化，电源的电压在10V到100 kV可调。
5.一种权利要求1-4任一所述电离源在质谱或离子迁移谱中的应用。
6.根据权利要求5所述应用，其特征在于：该电离源和质谱或离子迁移谱联用，可通过调控反应试剂离子的种类和浓度得到待测物的不同产物离子，提高质谱或离子迁移谱的识别准确性。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479661A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 中国科学院大连化学物理研究所 用于质谱分析的真空紫外光电离和化学电离的复合电离源

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6818890B1 (en) * 2003-10-30 2004-11-16 Battelle Memorial Institute High performance ion mobility spectrometry using hourglass electrodynamic funnel and internal ion funnel
CN101713762A (zh) * 2008-10-07 2010-05-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种识别与检测卤代烃类化合物的方法
CN101788529B (zh) * 2010-01-27 2013-09-11 徐伟 化学战剂检测仪及用其检测化学战剂的方法
CN105225916B (zh) * 2015-09-02 2017-06-23 上海新漫传感技术研究发展有限公司 实现单管离子迁移谱仪同时检测正负离子高压电源及方法
CN109904056B (zh) * 2017-12-11 2020-05-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于空气放电的化学电离-真空紫外单光子电离复合电离源装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479661A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 中国科学院大连化学物理研究所 用于质谱分析的真空紫外光电离和化学电离的复合电离源

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