CN210897196U

CN210897196U - 一种电喷雾离子源及质谱装置

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Publication number: CN210897196U
Application number: CN201922003699.8U
Authority: CN
Inventors: 郭成安; 宛玉茼
Original assignee: Chin Instrument Co ltd
Current assignee: Chin Instrument Co ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2029-11-19

Abstract

一种电喷雾离子源及质谱装置，该电喷雾离子源包括样品容器、多孔介质材料探针、毛细套管和电极，所述电极用于将高压电施加到所述样品容器内的待测样品溶液，所述毛细套管置于所述样品容器中，所述多孔介质材料探针插入所述毛细套管中，所述毛细套管用于将所述样品溶液传导至与所述多孔介质材料探针接触的高度，所述多孔介质材料探针的上端具有尖头，样品溶液及所含待分析物在高电压的作用下，通过所述多孔介质材料探针的所述尖头的顶部，产生离子化的带电喷雾。该电喷雾离子源不仅能够有效满足提取质谱分析溶剂分析物的测试需求，还能够避免发生毛细喷管的尖端口堵塞的问题，且其结构简单，便于制作。

Description

一种电喷雾离子源及质谱装置

技术领域

本实用新型涉及质谱分析技术领域，特别是涉及一种电喷雾离子源及质谱装置。

背景技术

质谱仪是通过电离分子并随后根据其质荷(m/z)比对分子进行分类和识别而工作的。质谱仪可以使用一些不同类型的离子源。本实用新型涉及一种新型的质谱电离源技术，适用于样品溶液的电离，供质谱仪分析的一种离子源。

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。工作为一种常见的大气压质谱离子化方法,采用高压电场来产生带电雾滴,并最终将分析物离子送入质谱进行检测。

现在比较流行的纳升喷雾nano ESI具有低流速和低样品用量等特点，已成为的离子源的发展趋势。纳喷雾设备通过能够低流速发射少量被分析物而工作。科研实验室常用的一种nano ESI仅需使用毛细石英管高温软化后拉尖处理，即可在高压电场下，将毛细管中的样品电离，为质谱仪提供纳升级电喷雾。但是，这种纳喷管的尖端口径通常在5-40um，当使用基质提取样品溶液上样测试时，纳喷管很容易发生堵塞，而且特定尖端口直径的纳喷管较难稳定生产。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的纳喷管尖端易堵管且特定口径纳喷管批量生产较为复杂等问题，提供一种电喷雾离子源及具有该电喷雾离子源的质谱装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电喷雾离子源，包括样品容器、多孔介质材料探针、毛细套管和电极，所述电极用于将高压电施加到所述样品容器内的待测样品溶液，所述毛细套管置于所述样品容器中，所述多孔介质材料探针插入所述毛细套管中，所述毛细套管用于将所述样品溶液传导至与所述多孔介质材料探针接触的高度，所述多孔介质材料探针的上端具有尖头，样品溶液及所含待分析物在高电压的作用下，通过所述多孔介质材料探针的所述尖头的顶部，产生离子化的带电喷雾。

进一步地：

所述多孔介质材料探针由滤纸、层析纸或高分子纤维形成。

所述多孔介质材料探针的所述尖头为锐角圆锥形尖头、锐角三角形尖头或斜锐角三角形尖头。

所述多孔介质材料探针的下端为圆柱形或由上至下尺寸逐渐变小的锥形。

所述毛细套管的管腔为直管形或锥口管形。

所述毛细套管为无机材料、有机材料或金属材料形成。

所述样品容器为离心管。

一种质谱装置，包括所述电喷雾离子源以及与所述电喷雾离子源联用的质谱仪。

还包括设置有夹具的三维移动台，所述电喷雾离子源固定在所述夹具上，由所述三维移动台和所述夹具调节所述多孔介质材料探针相对于质谱仪离子入口的角度与距离。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供一种电喷雾离子源，采用多孔介质材料探针和毛细套管的组合设计，所述毛细套管置于所述样品容器中，所述多孔介质材料探针插入所述毛细套管中，所述毛细套管用于将所述样品溶液传导至与所述多孔介质材料探针接触的高度，所述多孔介质材料探针的上端具有尖头，样品溶液及所含待分析物在高电压的作用下，通过所述多孔介质材料探针的所述尖头的顶部，产生离子化的带电喷雾，离子朝向质谱仪进样口运动，本实用新型的电喷雾离子源能够有效实现样品溶液中分析物在常温常压下的离子化，且其优点在于有效满足质谱分析溶剂提取的分析物测试的情况下，避免发生毛细喷管的尖端口堵塞的问题，且其结构简单，便于制作和批量生产。

本实用新型适用于溶于极性溶液中分析物及基质提取样品溶液的质谱分析，且方法简单、结构简单、成本低廉、制作简单、需调节参数少、无需辅助气、离子化效率高。

实验结果表明,采用本实用新型介质传导纳升电喷雾离子源在与质谱仪联用时,能够生成稳定的喷雾,灵敏度高,降低仪器的检测限,还能够与多种类型质谱仪器无缝连接。

附图说明

图1为本实用新型实施例的包括离子源与质谱仪的质谱装置结构示意图；

图2a至图2c为本实用新型实施例中的几种多孔介质材料形状示意图；

图3a至图3b为本实用新型实施例中的几种毛细套管示意图；

图4为使用本实用新型实施例进行质谱得到的孔雀石绿的MS2质谱图

图5为使用本实用新型实施例进行质谱得到的隐色孔雀石绿的MS2质谱图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1至图3b，在一种实施例中，一种电喷雾离子源，包括样品容器4、多孔介质材料探针1、毛细套管2和电极3，所述电极3用于将高压电HV施加到所述样品容器4内的待测样品溶液，所述毛细套管2置于所述样品容器4中，所述多孔介质材料探针1插入所述毛细套管2中，所述毛细套管2用于将所述样品溶液通过毛细作用传导至与所述多孔介质材料探针1相接触的高度，所述多孔介质材料探针1的上端具有尖头，样品溶液及所含待分析物在高电压的作用下，通过所述多孔介质材料探针1的所述尖头的顶部，产生离子化的带电喷雾。

在优选的实施例中，所述多孔介质材料探针1可以由滤纸、层析纸或高分子纤维制作而成。

参阅图2a至图2c，在几种优选的实施例中，所述多孔介质材料探针1 的所述尖头可以为锐角圆锥形尖头、锐角三角形尖头、或斜锐角三角形尖头，尤其是形成尖锥形的上端。

参阅图2a至图2c，所述多孔介质材料探针1的下端可以为圆柱形，或是由上至下尺寸逐渐变小的锥形。

参阅图3a至图3b，在一些实施例中，所述毛细套管2的管腔为直管形。在另一些实施例中，所述毛细套管2的管腔也可以是锥口管形，能够与下端呈锥形的多孔介质材料探针1更好地配合。

在一些实施例中，所述毛细套管2可以由无机材料、有机材料或金属等材料制作而成。

较佳地，所述样品容器4可以是离心管。

参阅图1，根据一种实施例的质谱装置，其包括前述任一实施例的所述电喷雾离子源以及与所述电喷雾离子源联用的质谱仪5。

在进一步优选的实施例中，所述质谱装置还包括设置有夹具的三维移动台(未图示)，所述电喷雾离子源固定在所述夹具上，这种设计能够通过所述三维移动台和所述夹具来调节所述多孔介质材料探针相对于质谱仪5 的离子入口的角度与距离，从而实现电喷雾离子源与质谱仪5更好的联用。

以下结合附图进一步描述本实用新型具体实施例的特征和优点。

具体实施例的电喷雾离子源包括样品容器4、多孔介质材料探针1、毛细套管2和电极3。

如图1所示，上端尖锥形的多孔介质材料探针1用于产生等离子体，多孔介质材料探针1为亲水多孔基材，可以是滤纸、层析纸、高分子纤维棒；如图2a至图2c所示，探针尖端可以是锐角圆锥尖头，锐角三角尖头及斜锐角三角尖头等。

如图1所示，与多孔介质材料探针1套用的毛细套管2用于将样品溶液传导至一定高度，使样品溶液浸润套在毛细套管2内的上端尖锥形多孔介质材料探针1；所述毛细套管2可为无机材料、有机材料、金属材料，如图3a至图3b所示，其形状可为直管形、锥口管形等。

如图1所示，电极3插入样品容器4，用于施加高压电HV。

如图1所示，用于盛装样品溶液的样品容器4优选采用EP离心管，优选固定于三维移动台上的夹具上，通过三维移动台和夹具，可调节EP 管进而调节多孔介质材料探针1相对于质谱仪离子入口的角度与距离，以获得最佳响应值。

工作时，置于样品容器4中的毛细套管2将样品溶液传导至一定高度使样品溶液与尖锥形的多孔介质材料探针1接触，对插入到样品容器4中的电极3施加高压电源HV，样品溶液及分析物在高电压作用下，通过多孔介质材料探针1形成电喷雾，在多孔介质探针尖锥顶部产生离子，实现样品溶液中分析物在常温常压下的离子化，离子朝向质谱仪的进样口运动，实现质谱。

该离子源具有制作简单，能稳定的喷雾，灵敏度高，降低仪器的检测限等特点。该离子源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，可推广到其它的质谱分析中，应用范围广，实用性强。

【应用例一】

对孔雀石绿及其代谢物隐色孔雀石绿进行质谱分析，参见表1所选择的待测样品溶液为：孔雀石绿与隐色孔雀石绿鱼肉空白基质样品提取溶液加标测试，提取液为乙腈，测试浓度为10μg/mL。

质谱仪的离子源为本实用新型提供的多孔介质传导纳升电喷雾离子源。本例所选择的多孔材料为滤纸材料制成。将样品装入EP管(500μl或 2ml)中，将离子源固定在三维移动夹具上，给电极施加5kv电压，调节离子源与质谱端入口的角度及距离，使喷雾锥对准质谱端入口，进行数据采集及分析。

表1

如图4与图5所示，质谱结果显示：孔雀石绿与隐色孔雀石绿的MS2 质谱图与标准物质MS2谱图一致，信号良好，孔雀石绿MS2信号强度1.4*E3，隐色孔雀石绿MS2信号强度7.82*E2。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

需注意，在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims

1.一种电喷雾离子源，其特征在于,包括样品容器、多孔介质材料探针、毛细套管和电极，所述电极用于将高压电施加到所述样品容器内的待测样品溶液，所述毛细套管置于所述样品容器中与样品溶剂接触，所述多孔介质材料探针插入所述毛细套管中，所述毛细套管用于将所述样品溶液传导至与所述多孔介质材料探针相接触的高度，所述多孔介质材料探针的上端具有尖头，所述样品溶液及所含待分析物在高电压的作用下，通过所述多孔介质材料探针的所述尖头的顶部，产生离子化的带电喷雾。

2.如权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述多孔介质材料探针由滤纸、层析纸或高分子纤维形成。

3.如权利要求1或2所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述多孔介质材料探针的所述尖头为锐角圆锥形尖头、锐角三角形尖头或斜锐角三角形尖头。

4.如权利要求1或2所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述多孔介质材料探针的下端为圆柱形或由上至下尺寸逐渐变小的锥形。

5.如权利要求1或2所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述毛细套管的管腔为直管形或锥口管形。

6.如权利要求1或2所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述毛细套管为无机材料、有机材料或金属材料形成。

7.如权利要求1或2所述的电喷雾离子源，其特征在于,所述样品容器为离心管。

8.一种质谱装置，其特征在于,包括如权利要求1至7任一项所述的电喷雾离子源以及与所述电喷雾离子源联用的质谱仪。

9.如权利要求8所述的质谱装置，其特征在于,还包括设置有夹具的三维移动台，所述电喷雾离子源固定在所述夹具上，由所述三维移动台和所述夹具调节所述多孔介质材料探针相对于质谱仪离子入口的角度与距离。