CN115705993A - 手持式离子源装置以及质谱仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手持式离子源装置以及质谱仪。其中，手持式离子源装置包括电池、振荡电路、微型气泵、开关电路、升压线圈、高压电极和接地电极，升压线圈包括初级线圈和次级线圈，电池的第一极与振荡电路的第一端、初级线圈的第一端分别连接，电池的第二级与微型气泵的第一端连接，初级线圈的第二端与开关电路的第一端连接，振荡电路的第二端与开关电路的第二端连接，次级线圈的第一端与接地电极连接，次级线圈的第二端与高压电极连接，其中，电池提供低压直流电，振荡电路对开关电路进行控制以将低压直流电转换为低压交流电，升压线圈对低压交流电进行升压得到高压电，并通过高压电极提供高压电。该手持式离子源装置，可以方便检测工作的展开。

Description

手持式离子源装置以及质谱仪
技术领域
本发明涉及离子源技术领域，尤其涉及一种手持式离子源装置以及质谱仪。
背景技术
现代质谱仪器具有分析速度快，准确度高，灵敏度好，多物种同时分析等优势，因而被广泛应用在生命科学，环境监测，法医鉴定，缉毒反恐等领域。其中生命科学可以使用中心实验室的大型质谱仪器，而环境监测，法医鉴定，缉毒反恐等需要现场检测的领域只能使用车载式的甚至手提式的小型质谱仪，配套以纸喷雾，电喷雾，实时直接分析源(DART)等敞开式离子源。这些敞开式离子源装置本身虽然不大，但一般需要连接气瓶，注射泵，高压电源等装置。此外，由于这些装置都需高压供电，因此需要铁架台等配套装置绝缘并固定这些离子源。气瓶，注射泵，高压电源，铁架台，以及相关的气路，液路管道，高压连接线等导致了这些敞开式离子源操作相对复杂，附属设备多，不利于现场检测工作的开展。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种手持式离子源装置，以方便现场检测工作的展开。
本发明的第二个目的在于提出一种质谱仪。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种手持式离子源装置，包括电池、振荡电路、微型气泵、开关电路、升压线圈、高压电极和接地电极，所述升压线圈包括初级线圈和次级线圈，其中，所述电池的第一极与所述振荡电路的第一端、所述初级线圈的第一端连接，所述电池的第二级与所述微型气泵的第一端连接，所述初级线圈的第二端与所述开关电路的第一端连接，所述振荡电路的第二端与所述开关电路的第二端连接，所述振荡电路的第三端与所述开关电路的第三端、所述微型气泵的第二端连接并接地，所述次级线圈的第一端与所述接地电极连接，所述次级线圈的第二端与所述高压电极连接，其中，所述电池用于提供低压直流电，所述振荡电路用于对所述开关电路进行控制以将所述低压直流电转换为低压交流电，所述升压线圈用于对所述低压交流电进行升压得到高压电，并通过所述高压电极提供所述高压电。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种质谱仪，包括上述的手持式离子源装置。
本发明实施例的手持式离子源装置以及质谱仪，通过采用电池进行供电，并利用振荡电路、开关电路与升压线圈对电池提供的低压电进行变换得到高压电，从而无需配置高压电源、铁架台等配套装置，使得该手持式离子源结构简单，体型小巧，从而方便现场检测工作的展开，有利于快速检测。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的手持式离子源装置的电路示意图；
图2是本发明一个示例的手持式离子源装置的示意图；
图3是本发明一个示例的手持式离子源装置的工作结果图；
图4(a)、(b)是本发明一个示例的手持式离子源装置的工作示意图；
图5是本发明实施例的质谱仪的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的手持式离子源装置以及质谱仪。
图1是本发明一个实施例的手持式离子源装置的结构示意图。
如图1所示，手持式离子源装置100包括：电池BT1、开关电路101、振荡电路102、微型气泵103、升压线圈104、高压电极6、接地电极5。
其中，升压线圈104包括初级线圈和次级线圈，电池BT1的第一极与振荡电路102的第一端、初级线圈的第一端分别连接，电池BT1的第二极与微型气泵103的第一端连接，初级线圈的第二端与开关电路101的第一端连接，振荡电路102的第二端与开关电路101的第二端连接，振荡电路102的第三端与开关电路101的第三端、微型气泵103的第二端分别连接并接地，次级线圈的第一端与接地电极5连接，次级线圈的第二端与高压电极6连接。
具体地，电池BT1用于提供低压直流电，振荡电路102用于对开关电路101进行控制以将电池BT1提供的低压直流电转换为低压交流电，升压线圈104用于对低压交流电进行升压得到高压电，并利用高压电极6实现HV OUT即高压输出，从而通过高压电极6提供高压电。上述电池BT1可以为可充电电池，例如可以为3.7V锂电池等。
其中，上述开关电路101包括一个场效应管，该场效应管的控制端与振荡电路102的第二端连接。振荡电路102通过其的第二端输出振荡电流，以通过振荡电流对场效应管进行控制，例如可以控制场效应管的启闭，使得流经该场效应管的电流发生变化，即流经升压线圈的初级线圈的电流发生变化，从而将电池BT1提供的低压直流电转换为低压交流电。
由此，通过利用电池BT1提供低压直流电，该低压直流电驱动振荡电路102工作以输出振荡电流至开关电路101以控制开关电路101的启闭，从而利用开关电路101的启闭将低压直流电转换为低压交流电，升压线圈104将该低压交流电转换为高压电，无需配备高压电源、铁架台等配套装置，从而使得该手持式离子源装置100小巧简便，并降低了成本，有利于现场快速检测。
进一步地，上述手持式离子源装置100还包括：微型气泵开关1、振荡电路开关2，微型气泵开关1与微型气泵103串联连接，振荡电路开关2与振荡电路102串联连接。上述微型气泵开关1可以控制微型气泵103的启闭，上述振荡电路开关2可以控制振荡电路102的启闭。由此，可以实现利用开关控制微型气泵103与升压线圈104的启闭，从而进一步提高手持式离子源的便捷性。
需要说明的是，上述手持式离子源装置100还包括手持式外壳，电池BT1、开关电路101、振荡电路102、微型气泵103、升压线圈104均设置在手持式外壳中。上述手持式外壳的长宽高分别为100～140毫米，10～30毫米，10～30毫米，高压电极6、接地电极5突出手持式外壳的部分长度为10～30毫米。上述手持式外壳的长宽高例如可以分别为120毫米、20毫米、20毫米，上述高压电极6、接地电极5突出手持式外壳的部分长度例如可以为20毫米。
由此，可以实现将手持式离子源的所有部件集成在一个手持式外壳内，从而使得该手持式离子源结构小巧，可单手手持操作，且由于结构简单，可以提高检测速度。
需要说明的是，可以设置上述高压电极6与接地电极5靠近设置，以对微型气泵103泵出至高压电极6与接地电极5之间的气体进行电离得到等离子体。其中，微型气泵103还用于在将等离子体吹向样品方向或者质谱入口方向，以便质谱对样品的检测。
具体地，微型气泵103将空气泵至高压电极6与接地电极5之间，高压电极6与接地电极5靠近设置以直接放电，从而对微型气泵103泵出的空气进行电离，产生大量的、且具有方向性的等离子体，这些等离子体靠近样品即可实现样品的电离。其中，上述样品的形状可以为气体，可以为液体，也可以为固体表面。
由此，可以通过微型气泵103直接泵出空气以为离子源供气，无需携带气瓶，大大提高了该手持式离子源的便捷性。
下面结合图2所示的具体示例对本发明实施例的手持式离子源装置100进行详细说明。
在该具体示例中，3为上述手持式外壳，4为微型气泵气体出口。上述样品为铝块表面的咖啡因。
具体地，用户按下微型气泵开关1与振荡电路开关2，电池BT1提供低压直流电驱动微型气泵103工作，同时振荡电路102控制开关电路101将电池BT1提供的低压直流电逆变为低压交流电，升压线圈104对该低压交流电进行升压得到高压电，高压电极6与接地电极5靠近设置以对从微型气泵气体出口4被泵出的空气进行电离，得到具有方向性的等离子体。质谱仪器采用LTQ，并可采用串级质谱模式，选择性监测咖啡因[M+H]+母离子m/z195，如图3所示，发现了较强的m/z195的离子，另外还发现了咖啡因的特征碎片m/z138，谱图整体信号强度约1×104，检测效果较好。
由此，可以实现产生具有方向性的等离子体，进而利用该具有方向性的等离子体实现样品的电离。
在本发明的一个实施例中，可以令高压电极6与接地电极5远离设置。此时，可以由微型气泵103将产生的等离子体吹向质谱入口方向。
具体地，手持式离子源装置100还包括高压连接件，高压连接件与高压电极6的尖端连接，其中，高压电极6用于通过高压连接件为其它离子源装置提供高压电。
作为一个示例，参见图4(a)，上述高压连接件为鳄鱼夹7，上述其它离子源装置为纸喷雾装置，其中，鳄鱼夹7用以夹持添加有液体样品的纸喷雾装置的三角纸8。由此，可以利用高压电极6为纸喷雾装置提供高压电，使得三角纸8上的液体样品被电离，电离结果进入质谱入口9。
或者，参见图4(b)，上述高压连接件为铂电极10，上述其它离子源装置为纳升电喷雾装置，铂电极用以插入到纳升电喷雾装置的喷口11。由此，可以利用高压电极6为纳升电喷雾装置提供高压电，使得液体样品被电离，电离结果进入质谱入口9。
当然，上述高压连接件与上述其他离子源装置也可为其他可能的实现方式，本申请对此不作限制。
在本发明的一个实施例中，还可设置微型气泵开关1与初级线圈串联。具体地，控制微型气泵开关1与振荡电路开关2闭合，使得微型气泵103与升压线圈104工作。微型气泵103泵出空气，同时逆变电路振荡电路102将电池BT1提供的低压直流电逆变为低压交流电，升压线圈104对该低压交流电进行升压得到高压电，高压电极6与接地电极5靠近设置以对微型泵泵出的空气进行电离，得到具有方向性的等离子体。
或者，也可仅设置振荡电路开关2与振荡电路102串联，而不设置微型气泵开关1，从而使得用户仅需按下振荡电路开关2即可控制手持式离子源装置工作，进一步提高该手持式离子源装置的便捷性。
综上，本发明实施例的手持式离子源装置，采用电池进行供电，并利用振荡电路、开关电路与升压线圈对电池提供的低压电进行变换得到高压电，从而无需配置高压电源、铁架台等配套装置，使得该手持式离子源结构简单，体型小巧，从而方便现场检测工作的展开，有利于快速检测。而且，采用微型气泵泵出空气为离子源供气，无需另外携带气瓶，从而进一步提高了离子源的便携性。同时，由于省略了高压电源、铁架台、气瓶等装置，还可以节省成本。
进一步地，本发明提出一种质谱仪。
图5是本发明实施例的质谱仪的结构框图。
如图5所示，质谱仪200包括手持式离子源装置100。
本发明实施例的质谱仪，通过上述的手持式离子源装置，可以通过采用电池进行供电，并利用振荡电路、开关电路与升压线圈对电池提供的低压电进行变换得到高压电，从而无需配置高压电源、铁架台等配套装置，使得该手持式离子源结构简单，体型小巧，从而方便现场检测工作的展开，有利于快速检测。而且，采用微型气泵泵出空气为离子源供气，无需另外携带气瓶，从而进一步提高了离子源的便携性。同时，由于省略了高压电源、铁架台、气瓶等装置，还可以节省成本。
需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种手持式离子源装置，其特征在于，包括电池、振荡电路、微型气泵、开关电路、升压线圈、高压电极和接地电极，所述升压线圈包括初级线圈和次级线圈，其中，所述电池的第一极与所述振荡电路的第一端、所述初级线圈的第一端分别连接，所述电池的第二极与所述微型气泵的第一端连接，所述初级线圈的第二端与所述开关电路的第一端连接，所述振荡电路的第二端与所述开关电路的第二端连接，所述振荡电路的第三端与所述开关电路的第三端、所述微型气泵的第二端分别连接并接地，所述次级线圈的第一端与所述接地电极连接，所述次级线圈的第二端与所述高压电极连接，其中，
所述电池用于提供低压直流电，所述振荡电路用于对所述开关电路进行控制以将所述低压直流电转换为低压交流电，所述升压线圈用于对所述低压交流电进行升压得到高压电，并通过所述高压电极提供所述高压电。
2.如权利要求1所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述高压电极与所述接地电极靠近设置，以对所述微型气泵泵出至所述高压电极与所述接地电极之间的气体进行电离得到等离子体，其中，
所述微型气泵还用于在将所述等离子体吹向样品方向或者质谱入口方向，以便质谱对样品的检测。
3.如权利要求1所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述高压电极与所述接地电极远离设置，所述装置还包括高压连接件，所述高压连接件与所述高压电极的尖端连接，其中，所述高压电极用于通过所述高压连接件为其它离子源装置提供所述高压电。
4.如权利要求3所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述高压连接件为鳄鱼夹，所述其它离子源装置为纸喷雾装置，其中，所述鳄鱼夹用以夹持添加有液体样品的所述纸喷雾装置的三角纸。
5.如权利要求3所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述高压连接件为铂电极，所述其它离子源装置为纳升电喷雾装置，所述铂电极用以插入到纳升电喷雾装置的喷口。
6.如权利要求1所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述开关电路包括一个场效应管，所述振荡电路输出振荡电流，以通过所述振荡电流对所述场效应管进行控制，从而将所述低压直流电转换为低压交流电。
7.如权利要求1所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述装置还包括：微型气泵开关、振荡电路开关，所述微型气泵开关与所述微型气泵串联连接，所述振荡电路开关与所述振荡电路串联连接。
8.如权利要求1所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述装置还包括手持式外壳，所述电池、所述开关电路、所述振荡电路、所述微型气泵、所述升压线圈均设置在所述手持式外壳中。
9.如权利要求8所述的手持式离子源装置，其特征在于，所述手持式外壳的长宽高分别为100～140毫米，10～30毫米，10～30毫米，所述高压电极、所述接地电极突出所述手持式外壳的部分长度为10～30毫米。
10.一种质谱仪，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的手持式离子源装置。
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