CN219040407U - 一种雾化器组件及离子源装置和质谱仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种雾化器组件及离子源装置和质谱仪。其中，雾化器组件包括雾化针、雾化针固定座和进样管锁紧套；所述雾化针固定座用于将雾化器组件安装在离子源装置中；其特征在于，雾化针至少包括位于芯部的雾化喷针、套设在雾化喷针外部的雾化气管、套设在雾化气管下部的金属导热管、套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管。通过在雾化器组件芯部的雾化喷针的外部的套设雾化气管，然后巧妙地在雾化气管下部套设金属导热管，在雾化气管上部套设陶瓷隔热管，可以同时利用位于不同位置的陶瓷隔热管的隔热效果和金属导热管的导热效果，实现对雾化喷针内部的样品的充分、高效加热的同时，也避免了对样品的过早加热而导致的样品分解。

Description

一种雾化器组件及离子源装置和质谱仪

技术领域

本申请属于质谱仪技术领域，具体涉及一种雾化器组件及离子源装置和质谱仪。

背景技术

质谱仪是一种被广泛应用的分析仪器，其灵敏度高、特异性强。质谱仪的工作原理是样品被离子源离子化之后进入到质量分析器中按质荷比大小不同而分离。根据电离原理及应用场景的不同，离子源可以分为很多种类，例如基质辅助激光电离源、电感耦合等离子体电离源、电子轰击电离源、电喷雾电离源、化学电离源等等。复合离子源是将多种电离方式集成于一种离子源装置以拓展仪器的应用范围，例如电喷雾电离和大气压化学电离组成的复合离子源。

离子源是质谱系统中的核心技术之一，其电离效率直接影响仪器性能，因此提高离子源的电离效率是改善仪器性能的主要方法之一。而雾化器组件是离子源装置的核心部件之一，雾化器组件的优劣会直接影响离子源装置的性能。现有的一些雾化器组件中，对样品的加热控制效果不理想，容易造成样品被过度加热而分解。另一些雾化器组件中，还会存在样品加热不足，雾化效果差的问题。为此，本申请旨在提供一种雾化器组件及离子源装置，能够有效加热样品，得到稳定的含样品的雾化气。

发明内容

本申请提供了一种雾化器组件，包括雾化针、雾化针固定座和进样管锁紧套；所述雾化针固定座用于将雾化器组件安装在离子源装置中；其中，雾化针至少包括位于芯部的雾化喷针、套设在雾化喷针外部的雾化气管、套设在雾化气管下部的金属导热管、套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管。

本申请还提供了一种离子源装置，包括所述雾化器组件和雾化器组件安装座，所述雾化器组件安装座内设有容纳所述雾化器组件的雾化针的鞘气管。

进一步地，所述鞘气管与雾化针的外壁之间形成鞘气通道。

进一步地，所述鞘气管为陶瓷加热管，用于加热鞘气。优选地，所述陶瓷加热管的管壁内嵌设有加热装置，例如，金属加热丝，还嵌设有温度检测装置，例如，温度传感器。

在雾化器组件中，雾化喷针内部用于携带样品溶液，且雾化喷针的尾部与外部气路连通，在外部气路的推动作用下，将雾化喷针内的样品溶液喷射形成含样品的雾化气，注入离子源装置内。套设在雾化喷针外部的雾化气管与雾化喷针的外壁之间形成雾化气通道，并与外部的雾化气气路连通。雾化气在雾化气通道内形成喷雾压力，使经过雾化喷针喷射出的液流形成细小的雾滴，进而形成含样品的雾化气。

套设在雾化气管下部的金属导热管可以快速并均匀地将外部的高温鞘气的热量传递给雾化气和雾化喷针，提高鞘气的加热效率，增强辅助去溶剂效果。同时，套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管可以防止雾化气通道内的雾化气和雾化喷针内的样品过早加热而温度过高，导致热不稳定样品分解，提高检测准确率。

进一步地，所述雾化喷针为不锈钢毛细管，内部半径r为0.01～1mm，长度d为50～150mm。

进一步地，所述雾化气管为金属套管，所述金属套管的内部半径R为1-5mm，长度D为50～150mm。优选地，金属套管位于雾化喷针出口处具有锥形结构，有利于增加从金属套管内喷出的雾化气的喷雾压力。

进一步地，所述金属导热管与雾化气管紧密贴合，所述陶瓷隔热管与雾化气管紧密贴合。

优选地，所述金属导热管的长度D1为所述雾化气管长度D的20％-70％；所述陶瓷隔热管的长度D2为所述雾化气管长度D的30％-80％，且D1+D2的大小介于0.8D到D之间。

进一步地，所述金属导热管处的鞘气通道的横截面积S1小于所述陶瓷隔热管处的鞘气通道的横截面积S2。当被加热的鞘气经隔热陶瓷管处传送至金属导热管处时，鞘气通道变窄，使得鞘气的流通压力增加，有利于提高鞘气对金属导热管的加热效果。

优选地，所述金属导热管的外部半径R1大于所述陶瓷隔热管的外部半径R2。由此，在鞘气管的内径均匀不变的情况下，可以确保所述金属导热管处的鞘气通道的横截面积S1小于所述陶瓷隔热管处的鞘气通道的横截面积S2。

更优选地，金属导热管的外壁设置有导流槽。导流槽结构可以有效增加金属导热管的外壁面积，增加金属导热管与鞘气之间的接触面积，提高鞘气加热的效果。

进一步地，所述雾化针固定座设有螺纹结构，便于将雾化器组件固定于雾化器组件安装座。

进一步地，所述雾化器组件选自ESI雾化器组件、APCI雾化器组件中的一种。

本申请还提供了一种质谱仪，所述质谱仪中使用了上述离子源装置。

有益效果

本申请通过在雾化器组件芯部的雾化喷针的外部的套设雾化气管，然后巧妙地在雾化气管下部套设金属导热管，在雾化气管上部套设陶瓷隔热管，可以同时利用位于不同位置的陶瓷隔热管的隔热效果和金属导热管的导热效果，实现对雾化喷针内部的样品的充分、高效加热的同时，也避免了对样品的过早加热而导致的样品分解。同时，通过对金属导热管、陶瓷隔热管的长度比例的限制，有效保证了上述加热效果。此外，通过改变雾化气通道、鞘气通道的结构，实现了对靠近雾化喷针的出口端的高效加热。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1、离子源装置的示意图；

图2、离子源腔室的示意图；

图3、雾化器组件的示意图；

图4、雾化针的简化结构示意图；

图5、装配在离子源装置中的雾化针的简化结构示意图。

附图标记说明：

1、离子源装置；11、离子源腔室；12、雾化器组件；13辅助气进气组件；14、雾化器组件安装座；21、第一观察窗；22、第二观察窗；23、辅助气进气组件安装位；24、雾化器组件安装位；51、雾化针；52、雾化针固定座；53、进样管锁紧套；61、雾化喷针；62、雾化气管；63、金属导热管；64、陶瓷隔热管；65、鞘气管。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“放置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参考图1所示，一种应用在质谱仪中的离子源装置1，包括离子源腔室11、雾化器组件12、至少两个辅助气进气组件13、雾化器组件安装座14、采样锥(图中未示出)、排气口(图中未示出)。

图2为离子源腔室11的一个实施方式，参考图2，离子源腔室11为一长方体结构，在离子源腔室正面的侧壁和两侧的侧壁上分别设置有第一观察窗21和第二观察窗22。离子源腔室11的顶壁上设置有雾化器组件安装位24，用于安装雾化器组件安装座，进而将雾化器组件安装于离子源腔室顶壁。离子源腔室11的顶壁上与雾化器组件安装位24相对应的位置设置有一开口结构，由此可以确保雾化器组件能够伸入到离子源腔室内，连通离子源腔室的内外部，并将经雾化器组件雾化后的含样品的雾化气注入离子源腔室内。

离子源腔室11的侧壁上还设置有辅助气进气组件安装位23，用于安装辅助气进气组件。离子源腔室11的侧壁上与辅助气进气组件安装位23相对应的位置也设置有一开口结构，由此可以确保辅助气进气组件能够伸入到离子源腔室内，连通离子源腔室的内外部，并将经辅助气进气组件加热后的辅助气注入离子源腔室内。

图3为雾化器组件12的一个实施方式，雾化器组件12为ESI雾化器组件。ESI雾化器组件由雾化针51、雾化针固定座52和进样管锁紧套53构成。雾化针固定座52具有与雾化器组件安装座14相匹配的螺纹结构(图中未示出)，实现雾化器组件12与雾化器组件安装座14之间的螺纹连接。

雾化针51具有多层结构，如图4所示的雾化针的简化结构示意图，雾化针的具体结构包括位于芯部的雾化喷针61、套设在雾化喷针外部的雾化气管62、套设在雾化气管下部的金属导热管63、套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管64。雾化气管62与雾化喷针61的外壁之间形成了雾化气通道，并与外部的雾化气气路连通。

套设在雾化气管下部的金属导热管可以快速并均匀地将外部的高温鞘气的热量传递给雾化气和雾化喷针，提高鞘气的加热效率，增强辅助去溶剂效果。同时，套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管可以防止雾化气通道内的雾化气和雾化喷针内的样品过早加热而温度过高，导致热不稳定样品分解，提高检测准确率。

雾化气在雾化气通道内形成喷雾压力，使经过雾化喷针喷射出的液流形成细小的雾滴，进而形成含样品的雾化气。

在一个优选的实施方式中，雾化气管62的出口部为锥形结构，这种锥形结构的设置，有利于增加从金属套管内喷出的雾化气的喷雾压力。

在雾化器组件12中，雾化喷针61内部用于携带样品溶液，且雾化喷针61的尾部与外部气路(图中未示出)连通，在外部气路的推动作用下，将雾化喷针61内的样品溶液喷射形成含样品的雾化气，注入离子源装置内。

在一个优选的实施方式中，雾化喷针为不锈钢毛细管，内部半径r为0.5mm，长度d为100mm。在其他的一些可实施方式中，雾化喷针的内部半径r还可以为0.01-1mm之间的任意值，例如，0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm等；雾化喷针的长度d还可以为50-150mm之间的任意值，例如，50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm、150mm等。

在一个优选的实施方式中，雾化气管为金属套管，金属套管的内部半径R为3mm，长度D为100mm。在其他的一些可实施方式中，雾化喷针的内部半径r还可以为1-5mm之间的任意值，例如，1mm、2mm、4mm、5mm等，仅需保证金属套管与不锈钢毛细管之间的间隙足够形成雾化气通道即可。金属套管的长度D还可以为50-150mm之间的任意值，例如，50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm、150mm等。金属套管的长度D与不锈钢毛细管的长度d相匹配适应即可。

其中，金属导热管与雾化气管紧密贴合，保证金属导热管与雾化气管之间的热传递，陶瓷隔热管与雾化气管紧密贴合，保证陶瓷隔热管与雾化气管之间的隔热效果。

在一个优选的实施方式中，金属导热管的长度D1为40mm；陶瓷隔热管的长度D2为55mm。在其他的一些可实施方式中，金属导热管的长度D1还可以为25mm、30mm、35mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm等，D1/D的比值需要控制在0.2-0.7之间。在其他的一些可实施方式中，陶瓷隔热管的长度D2还可以为30mm、35mm、45mm、50mm、60mm、65mm、70mm等，D2/D的比值需要控制在0.3-0.8之间。同时，(D1+D2)/D的比值需要控制在0.8-1之间。

在一个优选的实施方式中，金属导热管63的外部半径R1大于陶瓷隔热管64的外部半径R2。

图5示出了装配在离子源装置中的雾化针的简化结构示意图。当把雾化器组件安装于雾化器组件固定座后，鞘气管65将整个雾化针容纳在其内部。鞘气管65与雾化针的外壁之间形成鞘气通道。

在一个优选的实施方式中，鞘气管为内径均匀的陶瓷加热管，陶瓷加热管的管壁内嵌设有加热丝。同时，将金属导热管63的外部半径R1大于陶瓷隔热管64的外部半径R2，由此，将金属导热管63处的鞘气通道的横截面积S1限定为小于陶瓷隔热管64处的鞘气通道的横截面积S2。

在一个更优选的实施方式中，金属导热管的外壁设置有导流槽，如图3所示。导流槽结构可以有效增加金属导热管的外壁面积，增加金属导热管与鞘气之间的接触面积，提高鞘气加热的效果。

在一个可选的实施方式中，雾化针固定座设有螺纹结构(图中未示出)，便于将雾化器组件固定于雾化器组件安装座。

在一个可选的实施方式中，雾化器组件也可以是APCI雾化器组件。

本申请的实施例还包括一种质谱仪，该质谱仪中前述任一实施例中的雾化器组件和/或离子源装置。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此理解为对本专利范围的心智。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种雾化器组件，包括雾化针、雾化针固定座和进样管锁紧套；所述雾化针固定座用于将雾化器组件安装在离子源装置中；其特征在于，雾化针至少包括位于芯部的雾化喷针、套设在雾化喷针外部的雾化气管、套设在雾化气管下部的金属导热管、套设在雾化气管上部的陶瓷隔热管。

2.如权利要求1所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述雾化喷针内部用于携带样品溶液，所述雾化喷针的尾部与外部气路连通；所述雾化气管与所述雾化喷针的外壁之间形成雾化气通道，并与外部的雾化气气路连通。

3.如权利要求1或2所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述雾化喷针为不锈钢毛细管，内部半径r为0.01～1mm，长度d为50～150mm；和/或，所述雾化气管为金属套管，所述金属套管的内部半径R为1-5mm，长度D为50～150mm。

4.如权利要求3所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述雾化气管位于雾化喷针出口处具有锥形结构。

5.如权利要求1或2所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述金属导热管与雾化气管紧密贴合，所述陶瓷隔热管与雾化气管紧密贴合。

6.如权利要求3所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述金属导热管的长度D1为所述雾化气管长度D的20％-70％；所述陶瓷隔热管的长度D2为所述雾化气管长度D的30％-80％，且D1+D2的大小介于0.8D到D之间。

7.如权利要求3所述的一种雾化器组件，其特征在于，所述金属导热管的外壁设置有导流槽。

8.一种离子源装置，包括如权利要求1-7任一项所述的雾化器组件和雾化器组件安装座，所述雾化器组件安装座内设有容纳所述雾化器组件的雾化针的鞘气管。

9.如权利要求8所述的一种离子源装置，其特征在于，所述鞘气管与所述雾化针的外壁之间形成鞘气通道，所述鞘气管为陶瓷加热管，用于加热鞘气；所述陶瓷加热管的管壁内嵌设有加热装置和温度检测装置。

10.如权利要求9所述的一种离子源装置，其特征在于，所述金属导热管处的鞘气通道的横截面积S1小于所述陶瓷隔热管处的鞘气通道的横截面积S2。

11.如权利要求10所述的一种离子源装置，其特征在于，所述金属导热管的外部半径R1大于所述陶瓷隔热管的外部半径R2。

12.如权利要求8所述的一种离子源装置，其特征在于，所述雾化针固定座设有螺纹结构，用于将雾化器组件固定于雾化器组件安装座。

13.如权利要求8所述的一种离子源装置，其特征在于，所述雾化器组件选自ESI雾化器组件、APCI雾化器组件中的一种。

14.一种质谱仪，含有如权利要求8-13任一项所述的一种离子源装置。

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