一种质子转移反应离子源和质谱仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种质子转移反应离子源和质谱仪，包括初始离子源、与初始离子源相连通的漂移管以及与漂移管相连通的矩形离子阱；初始离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，初始反应离子在漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，矩形离子阱前端的电极与漂移管末端的电极共用，矩形离子阱用于捕获进入其内部的待测样品离子，并在存储待测样品离子一定时间后将待测样品离子逐出，以将待测样品离子不连续输出至质谱，从而大大提高了质谱仪检测的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种质子转移反应离子源和质谱仪
本技术涉及质谱仪
，更具体地说，涉及一种质子转移反应离子源和质谱仪。
技术介绍
质谱技术是一种有效的普适的实验技术，已被广泛地应用于化学、物理和生物等研究领域中。质谱仪常用的电离源可分为四类，即电子轰击电离、化学电离、解吸电离和喷雾电离。质子转移反应离子源属于化学电离的一种，其一般使用水蒸汽放电产生H3O+作为初始反应离子，然后进入漂移管，在漂移管内与待测物M在漂移扩散的过程中发生碰撞，H3O+将质子转移给待测物M，使其离子化。该反应式为：H3O++M→H2O+MH+。质子转移反应离子源与质谱组合构成质子转移反应质谱(ProtonTransferReactionMassSpectrometry，PTR-MS)，其是一种痕量挥发性有机物在线检测技术。质子转移反应离子源将产生的待测物离子传输给质谱检测，并根据待测物离子的强度来定量确定待测物M的绝对浓度。但是，由于待测物离子的传输是连续的，而质谱占空比的存在会导致待测物离子的检测是不连续的，因此，传输的待测物离子中只有很小比例的离子可以被检测到，使得质谱仪的检测灵敏度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种质子转移反应离子源和质谱仪，以提高质谱仪的检测灵敏度。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种质子转移反应离子源，包括初始离子源、与所述初始离子源相连通的漂移管以及与所述漂移管相连通的矩形离子阱，所述矩形离子阱安装在离子阱真空腔内；所述初始离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；所述漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，所述初始反应离子在所述漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；所述矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，所述矩形离子阱前端的电极与所述漂移管末端的电极共用，所述矩形离子阱用于捕获进入其内部的所述待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后将所述待测样品离子逐出。优选地，所述三对平板电极包括与Y轴和Z轴构成平面垂直的一对X电极、与X轴和Z轴构成平面垂直的一对Y电极以及与X轴和Y轴构成平面垂直的一对Z电极；所述一对X电极和所述一对Y电极上施加反向的射频交流信号，所述一对Z电极上施加直流电压信号。优选地，所述矩形离子阱前端的Z电极与所述漂移管末端的电极共用；所述Z电极上具有通孔，所述漂移管内的待测样品离子通过所述矩形离子阱前端Z电极上的通孔进入所述矩形离子阱，所述矩形离子阱内的所述待测样品离子通过所述矩形离子阱末端Z电极上的通孔逐出。优选地，所述初始离子源的前端具有第一进气口，所述初始离子源的末端具有第一出气口；所述第一进气口用于向所述初始离子源内部通入初始反应气体；所述第一出气口用于将未被电离的初始反应气体排出。优选地，所述漂移管的前端具有第二进气口，所述漂移管的末端具有第二出气口；所述第二进气口用于向所述漂移管内部通入待测样品分子；所述第二出气口用于将未反应的待测样品分子排出；相邻的所述金属环电极之间连接相同阻值的电阻；在所述漂移管两端的电极上施加电压时，所述漂移管还用于对其内部的离子进行加速。一种质子转移反应质谱仪，包括如上任一项所述的质子转移反应离子源和质谱；所述质谱用于对所述质子转移反应离子源逐出的所述待测样品离子进行检测，以获得所述待测样品离子的质谱图。优选地，所述质谱为飞行时间质谱，所述飞行时间质谱安装在质谱真空腔内，包括推斥区、加速电场、自由飞行区、反射镜和离子检测器；所述推斥区用于将所述质子转移反应离子源逐出的所述待测样品离子推入所述加速电场；所述加速电场用于对所述待测样品离子进行加速，以使所述待测样品离子在所述自由飞行区飞行；所述反射镜用于将在所述自由飞行区飞行的所述待测样品离子反射至所述离子检测器，以使所述离子检测器对所述待测样品离子进行检测。与现有技术相比，本技术所提供的技术方案具有以下优点：本技术所提供的质子转移反应离子源和质谱仪，初始离子源将初始反应气体电离成初始反应离子，初始反应离子在漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子，矩形离子阱捕获进入其内部的待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后，将所述待测样品离子逐出，也就是说，矩形离子阱会将待测样品离子持续存储、聚焦后再推出检测，因此，可以大大提高质谱仪检测的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种质子转移反应离子源的结构示意图；图2为本技术实施例提供的矩形离子阱的结构示意图；图3为本技术实施例提供的矩形离子阱的一种剖视图；图4为本技术实施例提供的矩形离子阱的另一种剖视图；图5为本技术实施例提供的质子转移反应质谱仪的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有的质谱对待测物离子的检测是不连续的，而待测物离子的传输是连续的，因此，传输的待测物离子中只有很小比例的离子可以被检测到，使得质谱仪的检测灵敏度较低。基于此，本技术提供了一种质子转移反应离子源，以克服现有技术存在的上述问题，包括初始离子源、与所述初始离子源相连通的漂移管以及与所述漂移管相连通的矩形离子阱，所述矩形离子阱安装在离子阱真空腔内；所述初始离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；所述漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，所述初始反应离子在所述漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；所述矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，所述矩形离子阱前端的电极与所述漂移管末端的电极共用，所述矩形离子阱用于捕获进入其内部的所述待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后，将所述待测样品离子逐出。本技术还提供了一种质子转移反应质谱仪，包括如上所述的质子转移反应离子源和飞行时间质谱；所述飞行时间质谱用于对所述质子转移反应离子源逐出的所述待测样品离子进行检测，以获得所述待测样品离子的质谱图。本技术提供的质子转移反应离子源和质谱仪，初始离子源将初始反应气体电离成初始反应离子，初始反应离子在漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子，矩形离子阱捕获进入其内部的待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后，将所述待测样品离子逐出，也就是说，矩形离子阱会将待测样品离子持续存储、聚焦后再推出检测，因此，可以大大提高质谱仪检测的灵敏度。以上是本技术的核心思想，为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。本技术实施例提供了一种质子转移反应离子源，主要应用于质子转移反应质谱仪，如图1所示，该质子转移反应离子源包括初始离子源1、与初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质子转移反应离子源，其特征在于，包括初始离子源、与所述初始离子源相连通的漂移管以及与所述漂移管相连通的矩形离子阱，所述矩形离子阱安装在离子阱真空腔内；所述初始离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；所述漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，所述初始反应离子在所述漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；所述矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，所述矩形离子阱前端的电极与所述漂移管末端的电极共用，所述矩形离子阱用于捕获进入其内部的所述待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后将所述待测样品离子逐出。

【技术特征摘要】
1.一种质子转移反应离子源，其特征在于，包括初始离子源、与所述初始离子源相连通的漂移管以及与所述漂移管相连通的矩形离子阱，所述矩形离子阱安装在离子阱真空腔内；所述初始离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；所述漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，所述初始反应离子在所述漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；所述矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，所述矩形离子阱前端的电极与所述漂移管末端的电极共用，所述矩形离子阱用于捕获进入其内部的所述待测样品离子，并在存储所述待测样品离子一定时间后将所述待测样品离子逐出。2.根据权利要求1所述的质子转移反应离子源，其特征在于，所述三对平板电极包括与Y轴和Z轴构成平面垂直的一对X电极、与X轴和Z轴构成平面垂直的一对Y电极以及与X轴和Y轴构成平面垂直的一对Z电极；所述一对X电极和所述一对Y电极上施加反向的射频交流信号，所述一对Z电极上施加直流电压信号。3.根据权利要求2所述的质子转移反应离子源，其特征在于，所述矩形离子阱前端的Z电极与所述漂移管末端的电极共用；所述Z电极上具有通孔，所述漂移管内的待测样品离子通过所述矩形离子阱前端Z电极上的通孔进入所述矩形离子阱，所述矩形离子阱内的所述待测样品离子通过所述矩形离子阱末端Z电极上的通孔逐出。4.根据权利要求1所述的质子转移反应离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞瑞，黄培，孟庆慧，王欢欢，李淹博，张航，盛六四，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34