CN210272249U

CN210272249U - 一种火焰辅助电喷雾离子化装置

Info

Publication number: CN210272249U
Application number: CN201921160027.1U
Authority: CN
Inventors: 郭寅龙; 朱苏珍; 曹宇奇; 刘娟; 李瑜玲; 张立; 张菁
Original assignee: Shanghai Institute of Organic Chemistry of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Organic Chemistry of CAS
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-07-23

Abstract

本实用新型公开了一种火焰辅助电喷雾离子化装置，包括能引入待测样品的电喷雾通道，所述电喷雾通道的出口末端位于质谱进样通道的端口前方，在电喷雾通道的出口末端和质谱进样通道的端口之间设有火焰发生装置，所述火焰发生装置产生的火焰与质谱进样通道的端口相接触或位于质谱进样通道的端口的周围。本实用新型提供的火焰辅助电喷雾离子化装置，离子化时不仅能有效降低小分子化合物的多聚现象，且能有效降低基质产生的背景信号的干扰，还能有效降低溶剂分子产生的簇离子信号的干扰，可以实现易聚合的小分子化合物、基质复杂的化合物的离子化，操作简便，成本低廉，易于实现，普适性强。

Description

一种火焰辅助电喷雾离子化装置

技术领域

本实用新型涉及一种火焰辅助电喷雾离子化装置，属于质谱分析技术领域。

背景技术

质谱(MS)是一种能分析复杂混合物，提供有关分子量信息、元素组成和被分析物化学结构的重要分析工具，具有高度的专属性和灵敏度。质谱分析的基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，然后在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。因此，离子化技术对质谱分析结果具有重要影响。近年来，随着化合物解吸与离子化技术和质量分析器的不断创新与改进，质谱成为发展最迅速的分析技术之一，目前质谱技术在化学与化工、生物学与生命科学、医学、药学、材料科学、环境保护等领域的应用越来越广泛。

目前质谱常用的离子化方法主要包括电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)和基质辅助激光解吸电离离子化(MALDI)。其中电喷雾离子化技术(ESI)自上世纪七十年代问世以来，因其不易引发碎裂的软电离特性，已成为质谱分析领域应用最广泛的离子化方法。而在2004年美国的R.G.Cooks教授研究小组开发出解吸电喷雾离子化技术(DESI)后，敞开式离子化技术得到迅猛发展。这类可以实现样品快速直接分析的离子化技术也因其离子源的改造灵活方便而得到日新月异的发展，从而为弥补传统ESI离子源的不足提供了多种可能性。

但是，上述的电喷雾类离子化技术还存在许多缺陷，例如：当待测样品中存在盐等复杂基质时，离子抑制效应严重；在分析氨基酸等小分子化合物的较高浓度样品时，存在严重的样品多聚现象；在分析某些化合物的样品溶液时，样品溶液中的小分子溶剂容易产生簇离子，影响分析结果。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种火焰辅助电喷雾离子化装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种火焰辅助电喷雾离子化装置，包括能引入待测样品的电喷雾通道，所述电喷雾通道的出口末端位于质谱进样通道的端口前方，在电喷雾通道的出口末端和质谱进样通道的端口之间设有火焰发生装置，所述火焰发生装置产生的火焰与质谱进样通道的端口相接触或位于质谱进样通道的端口的周围。

作为优选方案，电喷雾通道的轴线与质谱进样通道的轴线间的夹角为钝角或180度。

作为优选方案，电喷雾通道的出口末端与质谱进样通道的端口之间的距离为3～15mm。

作为优选方案，电喷雾通道施加有2000～3800V的电压。

作为优选方案，火焰与质谱进样通道的端口之间的距离为0～8mm。

作为优选方案，所述火焰发生装置包括燃料引入通道，燃料引入通道的出口末端为火焰引燃端，火焰引燃端位于电喷雾通道的出口末端和质谱进样通道的端口之间。

作为优选方案，所述火焰由无机燃料或有机燃料燃烧产生，所述无机燃料包括但不限于氢气，所述有机燃料包括但不限于烃类燃料、醇类燃料、酮类燃料、醚类燃料或酯类燃料，所述烃类燃料包括但不限于饱和烷烃类、不饱和烷烃类或由多种碳氢化合物组成的混合物。

作为进一步优选方案，所述火焰由气体燃料燃烧产生，所述气体燃料优选氢气。

作为优选方案，所述火焰引燃端选用耐高温材料，所述耐高温材料包括但不限于耐高温的玻璃、陶瓷或金属材料。

相较于现有技术，本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型提供的火焰辅助电喷雾离子化装置，离子化时不仅能有效降低小分子化合物的多聚现象，且能有效降低基质产生的背景信号的干扰，还能有效降低溶剂分子产生的簇离子信号的干扰，可以实现易聚合的小分子化合物、基质复杂的化合物的离子化，操作简便，成本低廉，易于实现，普适性强，相对于现有技术，具有显著性进步和实用价值。

附图说明

图1为本实用新型提供的火焰辅助电喷雾离子化装置的原理示意图；

图2为实用新型实施例1中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的L-苏氨酸的质谱分析图；

图3为实用新型实施例1中采用传统的ESI得到的L-苏氨酸的质谱分析图；

图4为实用新型实施例2中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的添加有钠离子的香豆素的质谱分析图；

图5为实用新型实施例2中采用传统的ESI得到的添加有钠离子的香豆素的质谱分析图；

图6为实用新型实施例3中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的添加有钾离子的L-丙氨酸的质谱分析图；

图7为实用新型实施例3中采用传统的ESI得到的添加有钾离子的L-丙氨酸的质谱分析图；

图8为实用新型实施例4中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的槲皮素溶液的质谱分析图；

图9为实用新型实施例4中采用传统的ESI得到的槲皮素溶液的质谱分析图；

图中标号示意如下：1、电喷雾通道；2、质谱进样通道；3、火焰发生装置；31、火焰引燃端；4、火焰。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步详细、完整地说明。

如图1所示：本实用新型提供的一种火焰辅助电喷雾离子化装置，包括能引入待测样品的电喷雾通道1，所述电喷雾通道1的出口末端位于质谱进样通道2的端口前方，在电喷雾通道1的出口末端和质谱进样通道2的端口之间设有火焰发生装置3，所述火焰发生装置3产生的火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或位于质谱进样通道2的端口的周围。电喷雾通道1的轴线与质谱进样通道2的轴线间的夹角α为钝角或180度，α为180度时，即代表电喷雾通道1的轴线与质谱进样通道2的轴线位于同一水平线上。

本申请所述的电喷雾通道1采用通用的电喷雾离子化技术所用的电喷雾通道即可，包括电喷雾喷针和高压线(具体结构与现有电喷雾离子化技术相同)，此部分属于公知技术，此处无需详述。待测样品溶液直接引入电喷雾通道1内，然后经电喷雾通道1电离并雾化。本申请中，电喷雾通道1施加有2000～3800V的电压，图1中的HV即代表施加的高压电压。

本申请中，电喷雾通道1、质谱进样通道2、火焰4三者之间可以呈分离状态，三者之间的相互位置可以调节。例如，电喷雾通道1的出口末端与质谱进样通道2的端口之间的距离d1为3～15mm。火焰4与质谱进样通道2的端口之间的距离d2为0～8mm,d2为0代表火焰与质谱进样通道2的端口相接触。

所述火焰发生装置3包括燃料引入通道，燃料引入通道的出口末端为火焰引燃端31，火焰引燃端31位于电喷雾通道1的出口末端和质谱进样通道2的端口之间。使用的时候，燃料通过燃料引入通道被引入到火焰引燃端31，然后被点燃产生火焰4。所述火焰4由无机燃料或有机燃料燃烧产生，所述无机燃料包括但不限于氢气，所述有机燃料包括但不限于烃类燃料、醇类燃料、酮类燃料、醚类燃料或酯类燃料，所述烃类燃料包括但不限于饱和烷烃类、不饱和烷烃类或由多种碳氢化合物组成的混合物，优选为丙烷、正丁烷、乙炔、汽油或柴油。本申请中，火焰4由气体燃料燃烧产生，进一步的由氢气燃烧产生。

所述火焰引燃端31选用耐高温材料，所述耐高温材料包括但不限于耐高温的玻璃、陶瓷或金属材料。

本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置可与常见的质谱仪(如：三重四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪等)相兼容，也可推广应用到其它质谱分析中，用于质谱分析时，与常见的质谱仪联用即可，应用范围广，实用性强。

此外，火焰发生装置3可连接有燃料供给装置(未显示)，燃料供给装置包括燃料罐和燃料传输管，使用的时候，燃料罐中的燃料经燃料传输管被输送至火焰发生装置3中的燃料引入通道内，最后被输送至火焰引燃端31引燃。

采用本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置实现离子化的方法，包括如下步骤：

a)将待测样品溶液引入电喷雾通道1；

b)使火焰发生装置3产生火焰4，使火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或位于质谱进样通道2的端口的周围，通过火焰4将质谱进样通道2的端口烧至红热状态；

c)电喷雾通道1对待测样品溶液进行电喷雾，电喷雾形成的雾化的样品被传输至质谱进样通道2的端口并在火焰4的作用下脱溶剂形成样品离子。

待测样品溶液的流速为3～7微升/分钟；火焰与质谱离子传输管端口距离为0～8mm；进行电喷雾的电离电压为2000～3800V。

下面结合具体应用实施例进一步说明本实用新型所能实现的技术效果。

实施例1

采用本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对氨基酸L-苏氨酸(L-Thr)

进行质谱分析：

使用体积比为1:1的甲醇与水的混合溶剂将L-Thr配置成170ug/mL的待测样品溶液；通过蠕动泵将待测样品溶液以3uL/min的流速引入电喷雾通道1；燃料(氢气)通过燃料引入通道被引入到火焰引燃端31，点燃，产生火焰4，将火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或将其位于质谱进样通道2的端口的周围，通过火焰4将质谱进样通道2的端口烧至红热状态；将电喷雾通道1接通电源，使电压逐渐升至约3000V，然后电喷雾通道1对引入的待测样品溶液进行电喷雾，电喷雾形成的雾化的样品被传输至质谱进样通道2的端口并在端口处的火焰4的作用下脱溶剂形成样品离子；形成的样品离子经质谱进样通道2进入质谱即可进行后续的质谱分析，分析结果如图2所示。此外，在相同的条件下，采用传统的电喷雾离子化装置(ESI)与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对L-苏氨酸进行质谱分析，分析结果如图3所示。

图2为本实施例中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的L-苏氨酸的质谱分析图；图3为本实施例中采用传统的ESI得到的L-苏氨酸的质谱分析图；从图2可见，谱图中除了与所述化合物相关的离子峰(m/z)120外，没有其他杂质离子峰的干扰，且谱图中未出现如图3所示的在通常的ESI条件下测定时该较高浓度的氨基酸样品会出现的显著的二聚体，多聚体的离子峰，说明采用本实用新型所述离子化装置可以有效降低小分子化合物氨基酸的多聚现象，对易聚合的小分子化合物实现良好的离子化效果。

实施例2

采用本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对添加有钠离子的香豆素(Coumarin)

进行质谱分析：

使用体积比为1:1的甲醇与水的混合溶剂将香豆素配置成约0.1ug/mL的溶液，向其中添加NaOH，使NaOH的浓度约为0.05mmol/L，形成待测样品溶液；通过蠕动泵将待测样品溶液以3uL/min的流速引入电喷雾通道1；燃料(氢气)通过燃料引入通道被引入到火焰引燃端31，点燃，产生火焰4，将火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或将其位于质谱进样通道2的端口的周围，通过火焰4将质谱进样通道2的端口烧至红热状态；将电喷雾通道1接通电源，使电压逐渐升至约3000V，然后电喷雾通道1对引入的待测样品溶液进行电喷雾，电喷雾形成的雾化的样品被传输至质谱进样通道2的端口并在端口处的火焰4的作用下脱溶剂形成样品离子；形成的样品离子经质谱进样通道2进入质谱即可进行后续的质谱分析，分析结果如图4所示。此外，在相同的条件下，采用传统的电喷雾离子化装置(ESI)与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对添加有钠离子的香豆素进行质谱分析，分析结果如图5所示。

图4为本实施例中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的添加有钠离子的香豆素的质谱分析图；图5为本实施例中采用传统的ESI得到的添加有钠离子的香豆素的质谱分析图；从图4可见，谱图中除了与所述化合物相关的离子峰(m/z)147外，没有其他杂质离子峰的干扰，且谱图中未出现如图5所示的在通常的ESI条件下测定时样品分子与所添加的钠盐形成的加钠峰，说明采用本实用新型所述的离子化装置可以有效降低盐的存在造成加碱金属离子严重的现象，能有效降低基质效应，对基质复杂的化合物实现良好的离子化效果。

实施例3

采用本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对添加有钾离子的L-丙氨酸(L-Ala)

进行质谱分析：

使用1:1的甲醇与水的混合溶剂将L-Ala配置成约28ug/mL的溶液，向其中添加KH₂PO4使盐浓度为0.07mmol/L，形成待测样品溶液；通过蠕动泵将待测样品溶液以3uL/min的流速引入电喷雾通道1；燃料(氢气)通过燃料引入通道被引入到火焰引燃端31，点燃，产生火焰4，将火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或将其位于质谱进样通道2的端口的周围，通过火焰4将质谱进样通道2的端口烧至红热状态；将电喷雾通道1接通电源，使电压逐渐升至约3000V，然后电喷雾通道1对引入的待测样品溶液进行电喷雾，电喷雾形成的雾化的样品被传输至质谱进样通道2的端口并在端口处的火焰4的作用下脱溶剂形成样品离子；形成的样品离子经质谱进样通道2进入质谱即可进行后续的质谱分析，分析结果如图6所示。此外，在相同的条件下，采用传统的电喷雾离子化装置(ESI)与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对添加有钾离子的L-丙氨酸进行质谱分析，分析结果如图7所示。

图6为本实施例中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的添加有钾离子的L-丙氨酸的质谱分析图；图7为本实施例中采用传统的ESI得到的添加有钾离子的L-丙氨酸的质谱分析图；从图6可见，谱图中除了与所述化合物相关的离子峰(m/z)90外，没有其他杂质离子峰的干扰，且谱图中未出现如图7所示的在通常的ESI条件下测定时L-丙氨酸样品会出现的显著的二聚体的离子峰，同时也未出现如图7所示的在通常的ESI条件下测定时样品分子与所添加的钾盐形成的加钾峰，说明采用本实用新型所述的离子化装置可以有效降低小分子化合物氨基酸的多聚现象，且可有效降低盐的存在造成加碱金属离子严重的现象，能有效降低基质效应，对易聚合且基质复杂的小分子化合物实现良好的离子化效果。

实施例4

采用本实用新型所述的火焰辅助电喷雾离子化装置与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对槲皮素(Quercetin)标准溶液

进行质谱分析：

使用1:1的甲醇与水的混合溶剂将槲皮素配置成约150ug/mL的待测样品溶液；通过蠕动泵将待测样品溶液以3uL/min的流速引入电喷雾通道1；燃料(氢气)通过燃料引入通道被引入到火焰引燃端31，点燃，产生火焰4，将火焰4与质谱进样通道2的端口相接触或将其位于质谱进样通道2的端口的周围，通过火焰4将质谱进样通道2的端口烧至红热状态；将电喷雾通道1接通电源，使电压逐渐升至约3000V，然后电喷雾通道1对引入的待测样品溶液进行电喷雾，电喷雾形成的雾化的样品被传输至质谱进样通道2的端口并在端口处的火焰4的作用下脱溶剂形成样品离子；形成的样品离子经质谱进样通道2进入质谱即可进行后续的质谱分析，分析结果如图8所示。此外，在相同的条件下，采用传统的电喷雾离子化装置(ESI)与质谱仪(质量分析器为三重四极杆)对槲皮素(Quercetin)标准溶液进行质谱分析，分析结果如图9所示。

图8为本实施例中采用本实用新型的火焰辅助电喷雾离子化装置得到的槲皮素(Quercetin)的质谱分析图；图9为本实施例中采用传统的ESI得到的槲皮素(Quercetin)的质谱分析图；从图8可见，谱图中除了与所述化合物相关的离子峰(m/z)301外，没有其他杂质离子峰的干扰，且谱图中未出现如图9所示的在通常的ESI条件下测定时低分子量区域由小分子溶剂产生的簇离子(m/z为60,75,92)的干扰，说明采用本发明所述装置和方法可以有效降低测定体系中溶剂簇离子的产生。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种火焰辅助电喷雾离子化装置，包括能引入待测样品的电喷雾通道，所述电喷雾通道的出口末端位于质谱进样通道的端口前方，其特征在于：在电喷雾通道的出口末端和质谱进样通道的端口之间设有火焰发生装置，所述火焰发生装置产生的火焰与质谱进样通道的端口相接触或位于质谱进样通道的端口的周围。

2.根据权利要求1所述的火焰辅助电喷雾离子化装置，其特征在于：电喷雾通道的轴线与质谱进样通道的轴线间的夹角为钝角或180度。

3.根据权利要求1所述的火焰辅助电喷雾离子化装置，其特征在于：电喷雾通道的出口末端与质谱进样通道的端口之间的距离为3～15mm。

4.根据权利要求1所述的火焰辅助电喷雾离子化装置，其特征在于：电喷雾通道施加有2000～3800V的电压。

5.根据权利要求1所述的火焰辅助电喷雾离子化装置，其特征在于：火焰与质谱进样通道的端口之间的距离为0～8mm。

6.根据权利要求1所述的火焰辅助电喷雾离子化装置，其特征在于：所述火焰发生装置包括燃料引入通道，燃料引入通道的出口末端为火焰引燃端，火焰引燃端位于电喷雾通道的出口末端和质谱进样通道的端口之间。