CN112908831A - 一种大气压下激光解析射频放电化学电离源 - Google Patents

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Abstract

一种大气压下激光解析射频放电化学电离源，由激光器、石英玻璃管、射频电极、样品靶、样品杆、提取电极、位移平台构成。激光功率高，可直接用于解析和电离固态/液态样品。但是激光直接电离的离子化效率低，且易于产生碎片离子。本发明采用激光实现样品的加热解析样品，并将射频放电等离子体电离气化后的样品分子，提高电离效率。载气一方面起到试剂气体作用，在射频放电下产生用于化学电离的试剂离子，另一方面载气气流起到氛围保护和离子输送作用。该电离源具有常压操作简便、高灵敏、抗污染的特点，适合质谱分析固态/液态样品。

Description

一种大气压下激光解析射频放电化学电离源
技术领域
本发明涉及质谱技术领域，具体的说是一种大气压下激光解析射频放电化学电离源。本发明采用激光实现样品的加热解析样品，并将射频放电等离子体电离气化后的样品分子，提高电离效率。载气一方面起到试剂气体作用，在射频放电下产生用于化学电离的试剂离子，另一方面载气气流起到氛围保护和气流输送离子作用。该电离源具有常压操作简便、高灵敏软电离、抗污染的特点，适合质谱分析固态/液态样品。
背景技术
激光熔融电离技术可以直接分析测量固态/液态样品，具有方便、灵敏的优点，特别适用于表面元素分析和成像。激光熔融电离质谱的原理都是利用高功率激光气熔融表面产生的等离子体，通过分析检测等离子体中的离子质荷比获得化学信息。
杭纬公开的一种激光解析和电离的方法(专利申请号201110304947.8)，提供一种有机化合物的激光解吸和电离的方法。采用激光照射样品表面形成弹坑，造成有机样品分子解吸；有机分子与激光产生的高能电子或者质子发生碰撞电离，被质谱检测。该方法采用直接激光解析电离的方式，无需基质，也没有引入其他后电离方式共同作用，电离碎片较多且灵敏度依赖激光功率和样品分子的种类。
郭长娟公开了一种激光辅助辉光放电电离装置(专利申请号201410818850.2)，包括激光光源、质谱分析器、封闭的电离腔和电离主体。在真空环境下通过激光解析样品后，利用辉光放电电离，提高了离子传输效率和灵敏度。该发明采取了辉光放电电离结构，增强了灵敏度。但是样品分析必须在真空下完成，更换样品复杂，且辉光放电直接电离不是软电离方式，容易产生碎片离子。
束继年公开了一种质子化增强基质辅助激光解吸电离离子源，用于实现大分子有机物和生物分子离子化。原理是：激光辅助解吸样品分子后，利用真空紫外光激发二氯甲烷质子化剂与样品分子发生质子转移电离，降低了大分子电离对基质的依赖，提高了电离效率和灵敏度。然而，该离子源及方法采用紫外光照射二氯甲烷来产生质子化试剂离子，必须通过质子转移反应来增强电离，电离效果严重依赖样品分子的质子亲和势。另外该离子源必需依靠VUV光源才能激发。
本发明采用激光实现样品的加热解析固态/液态样品，引入射频放电方式电离气化后的样品分子，提高电离效率。载气一方面起到试剂气体作用，在射频放电下产生用于化学电离的高强度试剂离子，另一方面载气气流起到氛围保护和气流输送离子作用，达到提高电离效率和降低环境背景干扰的目的。该电离源具有常压操作简便、高灵敏软电离、抗污染的特点，适合质谱分析固态/液态样品。
发明内容
本发明提供一种大气压下激光解析射频放电化学电离源。利用激光加热解析样品，然后通过化学电离的软电离方式将样品分子离子化。高强度试剂离子通过射频放电方式将试剂气体(也是载气)电离产生。本发明设计的电离源装置满足质谱在大气压下直接分析固态/液态样品，具备操作简便、高灵敏度、软电离和抗污染的特点。
具体技术方案：大气压下激光解析射频放电化学电离源包括石英玻璃管、样品杆、射频电极、样品靶、提取电极、激光光源、载气入口、载气出口和位移平台；两端开口的石英玻璃管，一开口端作为载气入口，另一开口端作为载气出口；于石英玻璃管的外壁上同轴间隔地穿套有两个环状的射频电极，两个射频电极分别连接射频电压的正负端；在石英玻璃管内部沿石英玻璃管轴线方向设置有样品杆，样品杆的一端延伸至载气入口外部，并固定于位移平台上；样品杆另一端与样品靶固定连接；样品靶处于射频电极和载气出口之间的石英玻璃管内，激光光源发出的激光穿过石英玻璃管外壁照射在样品靶上；载气从载气入口流入，从载气出口流出；沿载气气流方向在于石英玻璃管外部靠近载气出口处设有提取电极，提取电极为中部带有通孔的金属电极，其通孔与载气出口同轴。载气出口直径小于石英玻璃管进口内径，载气出口直径为3～10毫米。样品靶为片状。载气可以是一种或者多种组分混合的气体，用于气流驱动离子以及产生化学电离的试剂离子。位移平台带动样品靶实现其于石英玻璃管内XYZ三个维度方向的平移运动，并可以记录对应坐标位置。
附图说明
图1为一种具有灰尘颗粒过滤和空气限流的复合式采样头示意图，1.石英玻璃管2.样品杆 3.射频电极 4.样品靶 5.载气出口 6.提取电极 7.激光光源 8.载气入口 9.位移平台
具体实施方式
请参阅图1，为本发明的结构示意图。一种大气压下激光解析射频放电化学电离源包括石英玻璃管1、样品杆2、射频电极3、样品靶4、提取电极6、激光光源7、载气入口8、载气出口5和位移平台9。两端开口的石英玻璃管1，一开口端作为载气入口8，另一开口端作为载气出口5；于石英玻璃管1的外壁上同轴间隔地穿套有两个环状的射频电极3，两个射频电极3分别连接射频电压的正负端；在石英玻璃管1内部沿石英玻璃管轴线方向设置有样品杆2，样品杆2的一端延伸至载气入口8外部，并固定于位移平台9上；样品杆2另一端与样品靶4固定连接；样品靶4处于射频电极3和载气出口5之间的石英玻璃管1内，激光光源7发出的激光穿过石英玻璃管1外壁照射在样品靶4上；载气从载气入口8流入，从载气出口5流出；沿载气气流方向在于石英玻璃管1外部靠近载气出口5处设有提取电极6，提取电极6为中部带有通孔的金属电极，其通孔与载气出口同轴。载气出口5直径小于石英玻璃管1进口内径，载气出口5直径为3～10毫米。样品靶4为片状。载气可以是一种或者多种组分混合的气体，用于气流驱动离子以及产生化学电离的试剂离子。位移平台9带动样品靶4实现其于石英玻璃管内XYZ三个维度方向的平移运动，并可以记录对应坐标位置。
实施例1
一种大气压下激光解析射频放电化学电离源，包括外径10mm内径6mm的石英玻璃管、2mm的不锈钢样品杆、射频电极、样品铜靶、中心开孔0.5mm的提取电极、532nm激光；石英玻璃管两端开孔直径6mm，一端为丙酮/氦气混合载气入口，另一端为混合载气出口，流量1L/min；石英玻璃管的外壁上同轴间隔设置有两个环状的铜箔射频电极，两个射频电极分别连接射频电压的正负端，射频电压幅值1500V，频率50KHz；在石英玻璃管内部同轴设置有样品杆，样品杆的一端延伸至载气入口外部，并固定于外部位移平台上；样品杆另一端与3×3mm的正方形铜靶固定连接；波长532nm，能量为30微焦的激光穿过石英玻璃管外壁照射在样品靶上加热解析固体样品。放电产生高强度的丙酮试剂离子(m/z 59)在载气气流催扫下经过铜靶位置，与样品分子发生化学电离。载气出口直径小于石英玻璃管内径，约3～10毫米，起到聚焦离子作用。位移平台9带动样品杆2实现XYZ三个维度的平移运动，并可以记录对应坐标位置。将坐标位置和质谱数据一一对应起来可以获得表面的化学成像。

Claims (5)

1.一种大气压下激光解析射频放电化学电离源，
包括石英玻璃管(1)、样品杆(2)、射频电极(3)、样品靶(4)、提取电极(6)、激光光源(7)、载气入口(8)、载气出口(5)和位移平台(9)；其特征在于：
两端开口的石英玻璃管(1)，一开口端作为载气入口(8)，另一开口端作为载气出口(5)；于石英玻璃管(1)的外壁上同轴间隔地穿套有两个环状的射频电极(3)，两个射频电极(3)分别连接射频电压的正负端；在石英玻璃管(1)内部沿石英玻璃管轴线方向设置有样品杆(2)，样品杆(2)的一端延伸至载气入口(8)外部，并固定于位移平台(9)上；样品杆(2)另一端与样品靶(4)固定连接；样品靶(4)处于射频电极(3)和载气出口(5)之间的石英玻璃管(1)内，激光光源(7)发出的激光穿过石英玻璃管(1)外壁照射在样品靶(4)上；载气从载气入口(8)流入，从载气出口(5)流出；沿载气气流方向在于石英玻璃管(1)外部靠近载气出口(5)处设有提取电极(6)，提取电极(6)为中部带有通孔的金属电极，其通孔与载气出口同轴。
2.根据权利要求1所述的大气压下激光解析射频放电化学电离源，其特征在于：载气出口(5)直径小于石英玻璃管(1)进口内径，载气出口(5)直径为3～10毫米。
3.根据权利要求1所述的大气压下激光解析射频放电化学电离源，其特征在于：样品靶(4)为片状。
4.根据权利要求1所述的大气压下激光解析射频放电化学电离源，其特征在于：载气可以是一种或者多种组分混合的气体，用于气流驱动离子以及产生化学电离的试剂离子。
5.根据权利要求1所述的大气压下激光解析射频放电化学电离源，其特征在于：位移平台(9)带动样品靶(4)实现其于石英玻璃管内XYZ三个维度方向的平移运动，并可以记录对应坐标位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834870A (zh) * 2021-08-27 2021-12-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种大气压下激光解析vuv灯后电离成像装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020175278A1 (en) * 2001-05-25 2002-11-28 Whitehouse Craig M. Atmospheric and vacuum pressure MALDI ion source
US20070205362A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Ionsense, Inc. Sampling system for use with surface ionization spectroscopy
CN101872708A (zh) * 2010-02-05 2010-10-27 厦门大学 一种适合于固体样品直接电离的离子源引出装置
CN109860015A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 苏州大学 一种复合电离源装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020175278A1 (en) * 2001-05-25 2002-11-28 Whitehouse Craig M. Atmospheric and vacuum pressure MALDI ion source
US20070205362A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Ionsense, Inc. Sampling system for use with surface ionization spectroscopy
CN101872708A (zh) * 2010-02-05 2010-10-27 厦门大学 一种适合于固体样品直接电离的离子源引出装置
CN109860015A (zh) * 2019-02-28 2019-06-07 苏州大学 一种复合电离源装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李海洋等: ""光电离/离子迁移谱技术研究"", 《大气与环境光学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834870A (zh) * 2021-08-27 2021-12-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种大气压下激光解析vuv灯后电离成像装置

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