CN117849157A - 降低质谱信号强度温漂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了降低质谱信号强度温漂的方法，包括步骤：（S1）在毛细管加热装置输出温度恒定条件下，调整环境温度t，获得分别与离子质荷比和环境温度t对应的质谱信号强度y;在维持环境温度稳定情况下，调整所述加热装置的输出温度T，获得分别与离子质荷比和输出温度T对应的质谱信号强度g；（S2）获得不同离子质荷比下，质谱信号强度y与环境温度t间的映射关系yi=Fi(t)，i=1,2…N，N是不同质荷比的数量；获得不同离子质荷比下，质谱信号强度g与环境温度T间的映射关系gi=Gi(T)，n=1,2…N，N是不同质荷比的数量；（S3）分别对yi、gi归一化，并得出归一化后的平均值y′、g′；（S4）利用y′+g′=0，获得T=f(t)。本发明具有温漂小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及质谱技术，特别涉及降低质谱信号强度温漂的方法。
背景技术
随着便携式现场检测质谱仪的出现，质谱检测技术更加广泛地应用于食品安全现场分析、毒品快速筛查、农药打假等领域。
目前，一种广泛使用的小型化直接电离质谱仪，包括真空系统、进样电离系统、电路系统、离子传输系统和离子探测装置。被测样品在进样电离系统中被直接电离后，离子和带电液滴经恒温控制离子传输线进入离子传输系统中，在电路系统的控制下质量分析器筛选出目标离子，并通过离子探测装置测定离子强度，从而实现对目标物质的定性和定量分析。便携式现场质谱仪具备体积小、重量轻、功耗小、可移动、具备现场直接进样检测能力等特点，但也意味着在使用过程中无法屏蔽环境温度的影响，导致出现以下技术问题：
质谱仪在环境温度变化时会出现明显的温漂现象，即温度变化会导致的质量准确度和信号强度变化。
环境温度变化会导致空气密度以及真空泵抽速微小变化，从而会影响到直接进样质谱内各级真空压力。对于大部分便携式质谱仪来说，其通常采用空气作为缓冲气体，真空压力的变化不仅会影响到离子传输还会影响到串联质谱分析。除此之外，对于大气压电喷雾离子源来说，其工作也会受环境温度变化的影响。总之，温度对离子信号的影响是一个复杂的关系式。而质谱仪作为精密仪器，当环境温度变化后仪器的信号强度会波动，使得仪器稳定性变差。为了降低环境温度变化对小质谱信号的影响，通常采用为整个质谱仪提供恒温的工作环境的方法，但是这种方式大大增加系统重量、体积、功耗，提高了系统复杂度，且不适用于仪器小型化和便携性。
根据萨瑟兰公式可知，当质谱离子传输毛细管温度升高会导致毛细管流导变小，离子电流随之降低，如图1所示。除此之外，同时由于去溶剂化效果，当传输毛细管温度上升时，信号强度增强，如图2所示。但传输毛细管温度不能设置过高或过低，过低时会导致去溶剂化效果不佳，离子信号较低，过高时会导致离子扩散作用强，气体流量变小，离子信号较低，如图3所示。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种降低质谱信号强度温漂的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
降低质谱信号强度温漂的方法，所述降低质谱信号强度温漂的方法包括步骤：
（S1）在毛细管加热装置输出温度恒定条件下，调整环境温度t，获得分别与离子质荷比和环境温度t对应的质谱信号强度y;
在维持环境温度稳定情况下，调整所述加热装置的输出温度T，获得分别与离子质荷比和输出温度T对应的质谱信号强度g；
（S2）获得不同离子质荷比下，质谱信号强度y与环境温度t间的映射关系yi=Fi(t)，i=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
获得不同离子质荷比下，质谱信号强度g与环境温度T间的映射关系gi=Gi(T)，n=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
（S3）分别对yi、gi归一化，并得出归一化后的平均值y′、g′；
（S4）利用y′+g′=0，获得T=f(t)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.降低了温漂；
通过建立在不同质荷比区间内，毛细管加热装置的温度T和环境温度t间的映射关系T=f(t)，利用该映射关系，从而排除了环境温度对质谱信号强度的影响，显著地降低了温漂；
2.实现方便；
无需改动机器的内部真空腔设计，仅需增加一个监测环境温度的温度传感器，实现对离子信号强度的实时监控。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是离子电流和毛细管温度间对应关系示意图；
图2是离子信号强度和毛细管温度间对应关系示意图；
图3是离子信号强度、离子电流和毛细管温度间对应关系示意图；
图4是本发明降低质谱信号强度温漂的方法的流程示意图；
图5是本发明实施例离子信号强度和环境温度间对应关系示意图；
图6是本发明实施例离子信号强度和毛细管温度间对应关系示意图；
图7是使用本发明后离子信号强度和环境温度间对应关系示意图。
具体实施方式
图1-图7和以下说明描述了本发明的可选具体实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些具体实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选具体实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
本发明实施例1的降低质谱信号强度温漂的方法，如图4所示，所述降低质谱信号强度温漂的方法包括步骤：
（S1）在毛细管加热装置输出温度恒定条件下，调整环境温度t，获得分别与离子质荷比和环境温度t对应的质谱信号强度y;
在维持环境温度稳定情况下，调整所述加热装置的输出温度T，获得分别与离子质荷比和输出温度T对应的质谱信号强度g；
（S2）获得不同离子质荷比下，质谱信号强度y与环境温度t间的映射关系yi=Fi(t)，i=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
获得不同离子质荷比下，质谱信号强度g与环境温度T间的映射关系gi=Gi(T)，n=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
（S3）分别对yi、gi归一化，并得出归一化后的平均值y′、g′；
（S4）利用y′+g′=0，获得T=f(t)。
为了获得更准确的温控关系，进一步地，划分质荷比区间，按照步骤（S1）-（S4）获得与不同质荷比区间对应的T=f(t)。
为了和质荷比匹配，进一步地，质荷比区间的划分方式为：
50<m/z≤120，120<m/z≤350，350<m/z≤650。
为了获得准确的平均值，进一步地，所述平均值y′、g′分别为：
y′m=(F1(t)/F1max+F2(t) /F2max+…+FN(t)/FNmax)/N，Fimax是Fi(t)的最大值；
g′m=(G1(T)/G1max+G2(T)/G2max+…+GNT)/GNmax)/N，Gimax是Gi(T)的最大值。
为了准确地获得环境温度和毛细管温度，进一步地，在质谱仪散热风扇进风口设置温度传输器，得到所述环境温度；
在所述毛细管加热装置上设置温度传感器，得到所述输出温度。
实施例2
根据本发明实施例1的降低质谱信号强度温漂的方法的应用例。
如图4所示，降低质谱信号强度温漂的方法包括步骤：
（S1）质荷比区间的划分方式为：
50<m/z≤120，120<m/z≤350，350<m/z≤650。
启动恒温箱60分钟，待室内温度稳定后进行实验，湿度保持60%不变，海拔为9m（大气压为101.225kPa）。
在毛细管加热装置输出温度（即毛细管温度）恒定条件下，调整环境温度t：从18℃开始，每增加1℃进一组样-甲基苯丙胺，采集质谱信号强度，获得分别与二级离子质荷比（包括91、119，即N=2）和环境温度t对应的质谱信号强度y，采集时长为2分钟，每隔8分钟采集一次，每组进样三次；
在维持环境温度稳定情况下，调整所述加热装置的输出温度T，获得分别与二级离子质荷比（质荷比区间50<m/z≤120，具体包括91、119，即N=2）和输出温度T对应的质谱信号强度g；
（S2）获得不同二级离子质荷比下，质谱信号强度y与环境温度t间的映射关系yi=Fi(t)，如图5所示，具体为：
y1=43.414t2-2841.8t+39161，代表质荷比91；
y2=28.02t2-1483.9t+20375，代表质荷比119；
得到相对标准偏差RSD91≈44.39%，RSD119≈42.41%。
获得不同二级离子质荷比下，质谱信号强度g与环境温度T间的映射关系gi=Gi(T)，如图6所示，具体为：
g1=6E +73T-28.27，代表质荷比91；
g2=2E+73T-27.98，代表质荷比119；
得到相对标准偏差RSD91≈10.54%，RSD119≈12.48%。；
（S3）分别对yi、gi归一化，并得出归一化后的平均值y′、g′；
y′=(F1(t)/F1max+F2(t)/F2max)/2=0.01t2-0.54t+7.40，F91max=5314.74，F119max=2743.28；
g′=(G1(T)/G1max+G2(T)/G2max)/2=2E+35T-28.12，G91max=19570，G119max=15084；
（S4）利用y′+g′=0，获得T=f(t)= -0.66t+62.20；
当环境温度变化时，添加控温曲线T=f(t)= -0.66t+62.20，控制毛细管温度，得到控温后二级离子质荷比119、91信号强度随温度的变化，如图7所示，RSD119≈16.71%，RSD91≈17.05%，可得控温后信号强度随温度变化产生的波动确实变小了，控温策略生效。
Claims (6)
1.降低质谱信号强度温漂的方法，所述降低质谱信号强度温漂的方法包括步骤：
（S1）在毛细管加热装置输出温度恒定条件下，调整环境温度t，获得分别与离子质荷比和环境温度t对应的质谱信号强度y;
在维持环境温度稳定情况下，调整所述加热装置的输出温度T，获得分别与离子质荷比和输出温度T对应的质谱信号强度g；
（S2）获得不同离子质荷比下，质谱信号强度y与环境温度t间的映射关系yi=Fi(t)，i=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
获得不同离子质荷比下，质谱信号强度g与环境温度T间的映射关系gi=Gi(T)，n=1,2…N，N是不同质荷比的数量；
（S3）分别对yi、gi归一化，并得出归一化后的平均值y′、g′；
（S4）利用y′+g′=0，获得T=f(t)。
2.根据权利要求1所述的降低质谱信号强度温漂的方法，其特征在于，划分质荷比区间，按照步骤（S1）-（S4）获得与不同质荷比区间对应的T=f(t)。
3.根据权利要求2所述的降低质谱信号强度温漂的方法，其特征在于，质荷比区间的划分方式为：
50<m/z≤120，120<m/z≤350，350<m/z≤650。
4.根据权利要求1所述的降低质谱信号强度温漂的方法，其特征在于，所述平均值y′、g′分别为：
y′=(F1(t)/F1max+F2(t) /F2max+…+FN(t)/Fmmax)/m，Fimax是Fi(t)的最大值；
g′=(G1(T)/G1max+G2(T)/G2max+…+GNT)/Gnmax)/n，Gimax是Gi(T)的最大值。
5.根据权利要求1所述的降低质谱信号强度温漂的方法，其特征在于，在质谱仪散热风扇进风口设置温度传输器，得到所述环境温度；
在所述毛细管加热装置上设置温度传感器，得到所述输出温度。
6.根据权利要求1所述的降低质谱信号强度温漂的方法，其特征在于，所述离子质荷比是二级离子质荷比。
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