CN214428596U - 质谱分析系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种质谱分析系统，所述质谱分析系统包括离子源、离子阱、探测器和抽气泵；容器内部被隔离件分为第一部分和第二部分，所述隔离件具有通孔；所述抽气泵分别连通所述第一部分和第二部分，所述离子阱和探测器设置在所述第二部分内；第一管道固定在所述第一部分内，所述第一部分具有开口，取样探针适于穿过所述开口进入第一管道内；所述第一管道具有出口，从所述出口出射的离子适于穿过所述通孔进入所述离子阱内；所述离子源设置在所述第一部分内，用于离子化所述取样探针端部的样品；加热器用于提高所述离子源和/或第一管道内的温度。本实用新型具有结构简单、易维护等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及离子源，特别涉及质谱分析系统。
背景技术
在介质阻挡放电离子源放电机理下，对于不同的样品离子化测试需要不同温度的气体输入，产生对应状态下的离子束。在高温工作环境下(尤其是500℃以上环境)，这就要求在无外界环境干扰下(管路密封状态下)的准确气体测温方法，尤其不同非金属材料的高温密封以及防止电子干扰准确测温。目前解决该类问题的技术方法有：
1.采用高温胶密封下的气体测温方法，该方法适用于可拆卸性不高、气密性要求高的环境，具有良好的密封性，对于气体测温的外部干扰较小，气体测温较准确，但是对陶瓷加热管的表面损伤、拆卸清理、涂装工艺要求高，特别是对于多处密封的一致性问题较为严重；
2.机械结构密封下的气体测温方法，该方法通过夹紧方式固定，具有良好的可靠性，但是DBD中玻璃管介质的夹紧力无法准确空位，造成玻璃管破碎；
3.螺纹连接的气体测温方法，锥-柱及锥-锥螺纹连接是目前金属密封的有效方式，但是对于玻璃管与陶瓷件的内外螺纹加工有一定的难度，且是两种不同材料的高温密封，很难达到一致性；
4.管内外的气体测温方式，适用于无干扰回流状态下的通气、储气测温，但是对于存在电子回流状态的管内测温干扰太大、管外测温的环境干扰无法消除，影响测温精度。
实用新型内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种结构简单、易维护的质谱分析系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种质谱分析系统，所述质谱分析系统包括离子源、离子阱、探测器和抽气泵；所述质谱分析系统还包括：
容器，所述容器内部被隔离件分为第一部分和第二部分，所述隔离件具有通孔；所述抽气泵分别连通所述第一部分和第二部分，所述离子阱和探测器设置在所述第二部分内；
第一管道，所述第一管道固定在所述第一部分内，所述第一部分具有开口，取样探针适于穿过所述开口进入第一管道内；所述第一管道具有出口，从所述出口出射的离子适于穿过所述通孔进入所述离子阱内；所述离子源设置在所述第一部分内，用于离子化所述取样探针端部的样品；
加热器，所述加热器用于提高所述离子源和/或第一管道内的温度。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
1.结构简单；
将敞开式大气压下离子源设置在容器的低压(低于大气压)环境下，改变DBDI源等离子源常规的敞开式电离环境，不需要设置加热毛细管、离子漏斗等结构，减少离子传输损失，降低了仪器尺寸；
2.易维护；
通过设置离子偏转单元，如门电极组，引导离子转移并阻挡中性离子进入离子阱，提升质谱检测性能，相对于离子漏斗等导引件，更容易清洗维护；
样品电离过程发生在第一管道内，方便拆卸、清洗等的日常维护，适合现场检测的应用环境；
3.运行成本低；
由于在低于大气压环境下的第一部分内进行样品电离，等离子体发射集中并无散逸，大大降低了耗气量，降低了运行成本；
离子阱质量分析器的碰撞气和离子源的气源相同或仅向DBDI源供气，降低了耗气量，降低了运行成本；
4.操作简单；
只需使用取样探针通过虹吸、刮取、固相微萃取等方式获取部分样品即可插入第一管道内进行检测分析，大大减少样品前处理步骤，可用于各种形态样品的检测。
附图说明
参照附图，本实用新型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实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本实用新型实施例1的质谱分析系统的结构简图；
图2是根据本实用新型实施例2的质谱分析系统的结构简图；
图3是根据本实用新型实施例3的质谱分析系统的结构简图；
图4是根据本实用新型实施例4的质谱分析系统的结构简图。
具体实施方式
图1-4和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，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实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。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实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本实用新型实施例1的质谱分析系统的结构简图，如图1所示，所述质谱分析系统包括：
离子源，采用大气压下离子源，如DBDI源；
离子阱、探测器和抽气泵；这些部件都是质谱领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
容器，所述容器内部被隔离件分为第一部分1和第二部分2，所述隔离件24具有通孔，第一部分1和第二部分2通过所述通孔连通；所述抽气泵分别连通所述第一部分和第二部分，所述离子阱和探测器设置在所述第二部分2内，第一部分内气压高于第二部分内，使得第一部分内的气体穿过通过进入第二部分；
第一管道112，所述第一管道112固定在所述第一部分1内，所述第一部分1具有开口，取样探针3适于穿过所述开口进入第一管道112内；所述第一管道112具有出口115，从所述出口115出射的离子适于穿过所述通孔进入所述离子阱内；所述离子源设置在所述第一部分1内，用于离子化所述取样探针端部的样品；取样探针是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
加热器，所述加热器用于提高所述离子源和/或第一管道内的温度。
为了降低结构复杂度，进一步地，所述离子源包括：
第二管道和电极，所述第二管道设置在所述第一部分内，并与所述第一管道内部连通；所述第二管道具有第一气体进口，所述电极用于电离所述第二管道内的气体。
为了排出中性粒子的影响，进一步地，所述质谱分析系统还包括：
离子偏转单元，所述离子偏转单元设置在所述出口和隔离件之间；从所述出口出射的离子经过偏转后穿过所述通孔。
为了降低结构复杂度，进一步地，所述出口朝向所述隔离件，所述出口的中心轴线和通孔的中心轴线平行。
为了提高离子化效果，进一步地，所述取样探针在第一管道内部分的下端部在平面上的投影落在所述出口在所述平面上的投影内，所述平面是垂直于所述出口的中心轴线的平面。
为了防止外界空气进入第一部分内，进一步地，所述开口和取样探针间处具有密封件。
实施例2：
根据实用新型实施例1的质谱分析系统的应用例。
在本应用例中，如图2所示，容器内的隔离件24将内部分割为第一部分1和第二部分2；所述第一部分1具有开口，第一管道112设置在所述开口处，且处于第一部分1内；取样探针3穿过所述开口插入第一管道内，取样探针3和所述进口之间具有密封件111；取样探针3为刚性棒状结构，采用不锈钢、石英、玻璃、陶瓷等材料，其端部具有粗糙度表面或凹凸结构或吸附涂层，用于直接吸附或刮取固体样品，
第一管道112的外侧具有螺旋状的加热丝113，用于提高第一管道112内的温度；所述第一管道112具有出口115，所述出口115迎着隔离件，出口115的中心轴线垂直于隔离件24，并与隔离件24的通孔错位设置；
第二管道122设置在第一部分1内，并和第一管道112内部连通；第一管道112和第二管道122上下设置；第二管道122具有第一气体进口，惰性气体(如氦气、氩气或氮气)通过第一气体进口进入第二管道122内；环状电极121设置所述第二管道122的外侧；
离子偏转单元采用多个具有通孔的门电极131-133，门电极依次设置在出口115和隔离件之间，各个门电极131-133的通孔错位设置：门电极131的通孔的中心轴线和出口115的中心轴线共线，门电极133的通孔的中心轴线和隔离件24通孔的中心轴线共线；从出口115出射的离子依次穿过各个门电极131-133的通孔，发生偏转，最后穿过隔离件24的通孔进入第二部分2；
离子阱21和探测器20设置在第二部分2内，离子阱21的上游和下游分别具有端盖电极211-212，探测器20设置在离子阱的径向的侧部；第二部分2具有第二气体进口，惰性气体(如氦气、氩气或氮气)通过第二气体进口进入第二部分2内；
抽气泵包括微型涡轮泵14和分子涡轮泵23，微型涡轮泵14连通第一部分1，分子涡轮泵23连通第二部分2，使得第二部分2的气压低于第一部分1。
本实施例的质谱分析系统的工作方式为：
取样探针3穿过开口插入第一管道112内，取样探针3的下端部低于出口115的上侧，高于出口115的下侧；电热丝113提高第一管道112内的温度，取样探针3的端部的样品形成气态或液滴状待测物；
同时，惰性气体通入第二管道122内，环状电极121施加交流高压，产生等离子体束，(由于第一部分内的低压)等离子体束向着出口24移动；
所述等离子体束轰击待测物，待测物被离子化，离子从出口115射出；
离子依次穿过电极131-133的通孔，偏转后穿过隔离件24的通孔进入第二部分2；
穿过隔离件24的通孔的离子穿过端盖电极211，进入离子阱21内；同时，惰性气体通过第二气体进口，穿过端盖电极212进入离子阱内；进入第二管道122的气体和进入离子阱21的气体相同；
离子阱21通过离子解离方法实现串联质谱功能，并由探测器22放大和检测离子的信号。
实施例3：
根据实用新型实施例1的质谱分析系统的应用例，如图3所示，与实施例2不同的是：
1.第二管道122水平设置，二个环状电极121套设在第二管道122的外侧；
2.加热器126设置在第二管道122的外侧，且处于环状电极121之间；
3.离子偏转单元由4个门电极组成，门电极131-132的通孔的中心轴线和出口115的中心轴线共线，门电极133-134的通孔的中心轴线和隔离件24通孔的中心轴线共线；从出口115到隔离件24，门电极131-134的通孔的直径逐级缩小；
4.气体通过第三管道213输送至端盖电极211和离子阱21之间；
5探测器22设置在端盖电极212的下游。
实施例4：
根据实用新型实施例1的质谱分析系统的应用例，如图4所示，与实施例2不同的是：
不再设置第二气体进口，第二管道122内的气体进入第一部分1，之后穿过隔离件24的通孔进入第二部分2的离子阱21内。
上述取样探针是固相微萃取装置，还可以是移液管、移液枪、毛细管或注射器等其他形式。
Claims (10)
1.一种质谱分析系统，所述质谱分析系统包括离子源、离子阱、探测器和抽气泵；其特征在于，所述质谱分析系统还包括：
容器，所述容器内部被隔离件分为第一部分和第二部分，所述隔离件具有通孔；所述抽气泵分别连通所述第一部分和第二部分，所述离子阱和探测器设置在所述第二部分内；
第一管道，所述第一管道固定在所述第一部分内，所述第一部分具有开口，取样探针适于穿过所述开口进入第一管道内；所述第一管道具有出口，从所述出口出射的离子适于穿过所述通孔进入所述离子阱内；所述离子源设置在所述第一部分内，用于离子化所述取样探针端部的样品；
加热器，所述加热器用于提高所述离子源和/或第一管道内的温度。
2.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，所述离子源包括：
第二管道和电极，所述第二管道设置在所述第一部分内，并与所述第一管道内部连通；所述第二管道具有第一气体进口，所述电极用于电离所述第二管道内的气体。
3.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，所述质谱分析系统还包括：
离子偏转单元，所述离子偏转单元设置在所述出口和隔离件之间；从所述出口出射的离子经过偏转后穿过所述通孔。
4.根据权利要求3所述的质谱分析系统，其特征在于，所述离子偏转单元包括依次设置的多个电极，所述电极具有通孔，各个电极的通孔错位设置。
5.根据权利要求3所述的质谱分析系统，其特征在于，所述出口朝向所述隔离件，所述出口的中心轴线和通孔的中心轴线平行。
6.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，所述离子阱具有第二气体进口。
7.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，所述取样探针在第一管道内部分的下端部在平面上的投影落在所述出口在所述平面上的投影内，所述平面是垂直于所述出口的中心轴线的平面。
8.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，所述开口和取样探针间处具有密封件。
9.根据权利要求2所述的质谱分析系统，其特征在于，所述电极为环状电极，套设在所述第二管道外。
10.根据权利要求1所述的质谱分析系统，其特征在于，在所述抽气泵工作时，所述第一部分内的气体穿过所述通孔进入所述第二部分。
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