CN202172061U - 复合离子源 - Google Patents
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Abstract
复合离子源,涉及质谱仪。提供一种用于质谱仪,可综合电子轰击源和光致电离源这两种离子源的优点,不仅同时获得样品的碎片信息和完整的分子离子峰,降低谱图解析的难度,而且还可明显提高样品的利用率和离子化效率,进而提高质谱仪的灵敏度,适合于气态样品电离的复合离子源。设有电离室、样品引入导管、推斥极、离子引出极片、聚焦极片、出射极片、上栅网、反射镜、下栅网、玻璃窗、聚光镜、光子发射管和灯丝。
Description
技术领域
本实用新型涉及质谱仪,尤其是涉及一种对气态样品电离的复合离子源。
背景技术
质谱仪是现代科学分析仪器领域中最重要的成员之一,是现代分析科学最先进的手段之一。它是先将样品离子化,样品离子再通过预先设定的电场或磁场后,实现质荷比分离,并检测其相应峰强,从而达到对样品的定性、定量分析的一种现代精密分析仪器。质谱法从最初的同位素分析,到现在已经逐渐成为化学、地质学、生物化学、药物学、医学、石油化工、能源、环保和食品加工等许多方面不可缺少的分析检测手段。
无论是哪种类型的质谱仪,其基本组成都是相同的。它都包括进样系统、离子源、质量分析器、离子检测系统、真空系统、电源及控制系统六大部分。离子源是质谱仪的首要环节,它是使样品的中性原子或分子电离成离子,并通过电磁学原理引出离子束的装置。离子源的种类繁多,其中适合于气态样品的离子源主要包括电子轰击源(Electron Impact Ionization,EI)、化学电离源(Chemical Ionization,CI)、光致电离源(Photon Ionization,PI)等等。
电子轰击源是最早出现,也是目前应用最为广泛的一种针对气态样品电离的一种离子源。季欧(季欧编.质谱分析法,上册,原子能出版社,1975年)介绍的电子轰击型离子源,它采用动能70电子伏特的电子束去轰击中性的气态分子,使之电离成带正电的离子。电子轰击源电离原理是:
M+e-——→M++2e-
电子轰击源具有电离效率较高,谱图重现性好和离子流稳定性好等优点。由于它属于一种硬电离源,不可避免地会产生很多碎片离子,这些碎片离子提供了样品丰富的结构信息,是解谱的主要依据,但是不利的是碎片离子过多会造成谱图解析困难,特别是在对多种复杂组份混合样品的分析时,这个矛盾显得尤为突出。
光致电离源是采用光子代替电子轰击源的电子,常用的光子波长在紫外线波段,能量在10电子伏特左右。光致电离的反应机理为:
M+hv——→M++e-
相比于电子轰击源,PI源的缺点是碎片离子弱,样品结构信息少,电离效率低;优点是它以分子离子峰为主,而且能量分散小。因此,它非常有利于分析复杂混合物样品。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于质谱仪,可综合电子轰击源和光致电离源这两种离子源的优点,不仅同时获得样品的碎片信息和完整的分子离子峰,降低谱图解析的难度,而且还可明显提高样品的利用率和离子化效率,进而提高质谱仪的灵敏度,适合于气态样品电离的复合离子源。
本实用新型设有电离室、样品引入导管、推斥极、离子引出极片、聚焦极片、出射极片、上栅网、反射镜、下栅网、玻璃窗、聚光镜、光子发射管和灯丝;
电离室为空腔壳体,空腔壳体的壳壁设有左通孔、右通孔、上通孔和下通孔,左通孔与右通孔同轴心线,上通孔与下通孔同轴心线,左通孔与右通孔的轴心线垂直于上通孔与下通孔的轴心线;推斥极封盖在电离室的左通孔上,引入导管右端与推斥极相连,引入导管与推斥极垂直,引入导管露于腔室外;离子引出极片、聚焦极片和出射极片由左向右依次设于电离室右端,离子引出极片、聚焦极片和出射极片均设有中心通孔,离子引出极片、聚焦极片、出射极片、推斥极和引入导管为同轴心线;上栅网和反射镜由下向上依次设于电离室上端,上栅网盖在电离室的上通孔上,反射镜固于电离室的上端面;下栅网、玻璃窗、聚光镜和光子发射管由上至下依次设于电离室的下端,下栅网盖在电离室的下通孔上,玻璃窗位于电离室的下端面,聚光镜设于玻璃窗下方,光子发射管设于聚光镜下方,下栅网、玻璃窗、聚光镜和光子发射管为同轴心线;灯丝设于电离室前端,灯丝对准设于电离室壳壁前端的电子束入射口,电子束入射口与电离室的左通孔与右通孔同轴心线。
所述电离室的截面外形最好为方形或圆形,电离室最好为不锈钢电离室。
所述推斥极片可由不锈钢、铝或铜等金属制成,推斥极片的中心通孔为样品引入孔。
所述灯丝最好选用钨丝、铼钨丝或等电子逸出率较高的灯丝。
所述上栅网和下栅网最好均为金属丝栅网,金属丝栅网可为不锈钢等金属丝;所述上栅网和下栅网的直径可为10~100微米,所述上栅网和下栅网的目数可为500~3000。
所述光子发射管为紫外波段光线产生装置,紫外波段光线产生装置可为紫外线灯、激光器等。
所述玻璃窗可为MgF2玻璃窗或石英玻璃窗。
所述聚光镜可为MgF2聚光镜或石英玻璃聚光镜,聚光镜的焦点在电离室的左通孔与右通孔的轴心线上。
所述反射镜最好为高反射率的镀膜反射镜。
所述离子引出极片、聚焦极片和出射极片均为不锈钢出射极片,离子引出极片、聚焦极片和出射极片的外形可均为片状或圆筒状。
本实用新型的原理是:气态或雾化气通过引入导管进入电离室,一方面灯丝产生电子并加速至70电子伏特左右,进入电离室与样品分子发生碰撞,产生单分子反应,使中性的样品分子电离成带正电的离子,灯丝(电子轰击源的激发源)产生一定能量的电子束,入射方向与样品离子出射方向垂直。与此同时,光子发射管发出光子经过聚光镜会聚后进入电离室,样品分子吸收光子,产生能量迁移而使中性分子电离成正离子。产生的离子先经过引出极片引出,再通过聚焦极聚焦后,最后经出射极片射出,光子发射管(光致电离源的激发源)产生一定能量的光子束,入射方向与样品离子出射方向垂直,并与电子束方向正交。
与现有技术比较,本实用新型具有以下突出优点:综合了电子轰击离子源和光致电离源的两者优点,不仅同时获得样品的碎片信息和完整的分子离子峰,降低了质谱谱图解析的难度。而且还可以提高样品的利用率和离子化效率,进而提高整个仪器的灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型实施例的内部结构示意图。
图2为本实用新型实施例的外观结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1和2所示,本实用新型实施例设有电离室2、样品引入导管13、推斥极1、离子引出极片5、聚焦极片6、出射极片7、上栅网4、反射镜3(镀膜反射镜)、下栅网11、玻璃窗10(石英玻璃)、聚光镜9(石英玻璃)、紫外线灯8(光子发射管)和灯丝12(钨丝)
电离室2为不锈钢电离室,电离室2为四方体形空腔壳体,空腔壳体的壳壁设有左通孔21、右通孔22、上通孔23和下通孔24,左通孔21与右通孔22同轴心线,上通孔23与下通孔24同轴心线,左通孔21与右通孔22的轴心线垂直于上通孔23与下通孔24的轴心线。样品推斥极1封盖在电离室2的左通孔21上,引入导管13右端与样品推斥极1相连,引入导管13露于电离室2腔室外。离子引出极片5、聚焦极片6和出射极片7由左向右依次设于电离室2右端,离子引出极片5、聚焦极片6和出射极片7均由不锈钢制成,且均设有中心通孔(离子引出通道),离子引出极片5、聚焦极片6、出射极片7、样品推斥极1和引入导管13为同轴心线。上栅网4和反射镜3由下向上依次设于电离室2上端,上栅网4盖在电离室2的上通孔23上,反射镜3固于电离室2的上端面。下栅网11、玻璃窗10、聚光镜9和光子发射管8由上至下依次设于电离室2的下端,下栅网11盖在电离室2的下通孔24上,玻璃窗10固于电离室2的下端面,聚光镜9设于玻璃窗10下方,紫外线灯8(光子发射管)设于聚光镜9下方,下栅网11、玻璃窗10、聚光镜9和紫外线灯8(光子发射管)为同轴心线。灯丝12设于电离室2前端,灯丝12对准设于电离室2壳壁前端的电子束入射口。
所述上栅网和下栅网最好均为金属丝栅网,金属丝栅网可为不锈钢等金属丝;金属丝的直径可为10~100μm,金属丝栅网的目数可为500~3000。
所述聚光镜9的焦点在电离室2的左通孔21与右通孔22的轴心线上。
所述离子引出极片、聚焦极片和出射极片均为不锈钢制品。它们的外形均为片状。
当气态或雾化气通过引入导管1进入电离室2,灯丝11通电流后加热产生电子,在电离室2与灯丝11之间加直流电压,可以将电子加速至70eV(电子伏特)左右,加速后的电子进入电离室2与样品分子发生碰撞,产生单分子反应,使中性的样品分子电离成带正电的离子,电子束方向与离子出射方向垂直;与此同时,光子发射管8发出光子先经过聚光镜9聚焦,再通过平面玻璃窗10和栅网11进入电离室2腔室,最后会聚在左通孔21与右通孔22的轴心线上,样品分子吸收光子,产生能量迁移而使中性分子电离成正离子。反射镜3能反射未被吸收的光子,提高光子的利用率。栅网4和11可以保证电离室2内的电场分布不受外界电场影响。引出极片5加有比电离室2更低的电压,电离室2内的正离子会从引出极片5中心小孔引出,再通过聚焦极片6聚焦调制后,最后经出射极片7射出。图1中的左侧箭头表示样品入口方向,右侧箭头表示离子出口方向。
Claims (6)
1.复合离子源,其特征在于设有电离室、样品引入导管、样品推斥极、离子引出极片、聚焦极片、出射极片、上栅网、反射镜、下栅网、玻璃窗、聚光镜、光子发射管和灯丝;
电离室为空腔壳体,空腔壳体的壳壁设有左通孔、右通孔、上通孔和下通孔,左通孔与右通孔同轴心线,上通孔与下通孔同轴心线,左通孔与右通孔的轴心线垂直于上通孔与下通孔的轴心线;样品推斥极封盖在电离室的左通孔上,引入导管右端与样品推斥极固连,引入导管与样品推斥极垂直,引入导管露于腔室外;离子引出极片、聚焦极片和出射极片由左向右依次设于电离室右端,离子引出极片、聚焦极片和出射极片均设有中心通孔,离子引出极片、聚焦极片、出射极片、样品推斥极和引入导管为同轴心线;上栅网和反射镜由下向上依次设于电离室上端,上栅网盖在电离室的上通孔上,反射镜固于电离室的上端面;下栅网、玻璃窗、聚光镜和光子发射管由上至下依次设于电离室的下端,下栅网盖在电离室的下通孔上,玻璃窗固于电离室的下端面,聚光镜设于玻璃窗下方,光子发射管设于聚光镜下方,下栅网、玻璃窗、聚光镜和光子发射管为同轴心线;灯丝设于电离室前端,灯丝对准设于电离室壳壁前端的电子束入射口。
2.如权利要求1所述的复合离子源,其特征在于所述电离室截面外形为方形或圆形。
3.如权利要求1所述的复合离子源,其特征在于所述上栅网和下栅网的直径均为10~100μm,所述上栅网和下栅网的目数均为500~3000。
4.如权利要求1所述的复合离子源,其特征在于所述光子发射管为紫外波段光线产生装置,紫外波段光线产生装置为紫外线灯或激光器。
5.如权利要求1所述的复合离子源,其特征在于聚光镜的焦点在电离室的左通孔与右通孔的轴心线上。
6.如权利要求1所述的复合离子源,其特征在于所述离子引出极片、聚焦极片和出射极片的外形均为片状或圆筒状。
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