本发明专利技术提供一种聚集电离装置，包括一表面布满凹窝的球体，以及一位于该球体一侧且能产生电晕放电的金属针。该聚集电离装置用以设置于一质谱仪中，使该球体位于一气态分析物的喷洒路径上，该金属针则邻近一质量分析器的进样口。当喷洒的气态分析物流经该球体时，气态分析物会被聚集至该金属针周围而被电离成为分析物离子，再进入质量分析器中进行分析。由此，本发明专利技术的聚集电离装置能够有效提高进入质量分析器的分析物离子的量，以提升离子传输效率，使得配备有本发明专利技术的聚集电离装置的质谱仪能够具有信号强度增加、检测误差降低与检测极限降低等优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于一种聚焦游离装置，特别是指一种应用于质谱仪中，用以聚集以及游离气态分析物的聚焦游离装置。本专利技术还关于一种应用该聚焦游离装置的质谱仪。
技术介绍
近年来，使用大气压力化学游离(atmospheric pressure chemical ionization，以下简称APCI)装置的质谱仪，已经广泛地应用于合成化合物结构鉴定、环境有毒物质检测、能源成分分析、药物开发、生物或药物代谢体学、天然产物分析、食品成分分析等领域。质谱仪主要包括有一游离装置、一质量分析器以及一检测器。图1所示，即为商业化APCI装置10的游离机制示意图，APCI装置10主要具有一穿设于一高温加热管(heater)11内的金属毛细管(metal capillary)13，金属毛细管13的喷出口131对应于一质量分析器20的进样口21。当分析物溶液30经由金属毛细管13的喷出口131喷出时，与金属毛细管13同轴设置的一雾化气体40会使样品溶液分散成均匀的雾滴，前述雾滴会被该高温加热管11加热而气化成为气态分析物30。一透过电源供应器施加有高电压的不锈钢放电针50邻近于该高温加热管11的出口端，使前述气态分析物30游离，之后进行一连串的气相离子一分子反应(gas phase ion-molecule reaction)而形成单电荷的分析物离子31，最后，分析物离子31会通过放电针50与质量分析器20之间的电位差而进入质量分析器20内进行分析，以获得质谱图。如图1所示，由于传统APCI机制游离化后的分析物离子31会呈现羽流状(plume)，也即分析物离子31的分散面积会远大于质量分析器20的进样口21的截面积，导致至少有50％的分析物离子31无法进入质量分析器20中，造成配备有传统APCI装置的质谱仪的分析物信号强度明显降低以及检测极限无法降低等问题。为改善上述问题，发展出许多通过控制电场的方式集中离子，再将离子传送至质谱仪的方法，例如电场不对称离子运动游离源(Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry，以下简称FAIMS)。但前述方法会受到麦克斯韦方程式(Maxwell’s equations)的影响，使其集中离子的效果有限。同时，FAIMS的装置庞大、费用昂贵且无法适用于各种品牌及机型的质谱仪，使其应用性受限。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一目的在于提供一种聚焦游离装置，其可直接应用于各种质谱仪，适用性佳，且能够有效地提高进入质量分析器的分析物离子的量，以有效提高分析物的信号强度，降低质谱仪的检测极限。本专利技术的另一目的在于提供一种应用前述聚焦游离装置的质谱仪。为达成前述目的，本专利技术所提供的一种聚焦游离装置，可应用于一质谱仪，该质谱仪包括有一喷头以及一质量分析器，该喷头用以喷洒气态分析物，而该质量分析器具有一进样口。本专利技术的聚焦游离装置包括有一表面布满多个凹窝的球体，以及一能够产生电晕放电的金属针。当该聚焦游离装置设置于该质谱仪内时，该球体位于该气态分析物的喷洒路径上，使该球体具有分别朝向该喷头以及该质量分析器的一前侧以及一后侧，而该金属针的一尖端位于该球体后侧且邻近该质量分析器的进样口。从而，当喷头喷出的气态分析物流经该球体时，该球体表面的这些凹窝会使气态分析物紧贴球体表面而聚集至该球体后侧的该金属针周围，被该金属针电离成为分析物离子，再经由电位差而进入质量分析器中。如此，相较于传统APCI装置，本专利技术可通过流体力学原理将呈羽流状喷洒的气态分析物聚集至金属针周围，也即该球体后侧的下游位置，再电离成为分析物离子，以有效地提高进入质量分析器中的分析物离子的量，成功提升离子的传输(ion transmission)效率。因此，当本专利技术使用于质谱仪时，可使质谱仪具有分析物信号强度增强、检测误差降低以及检测极限降低等优点。在本专利技术所提供的聚焦游离装置中，该金属针可插置于该球体内，且其尖端用以朝向该质量分析器的进样口。在本专利技术所提供的聚焦游离装置中，该球体表面的所述凹窝的内径可为1nm至1mm。在本专利技术所提供的聚焦游离装置中，该球体表面的所述凹窝的深度可为1nm至小于该球体半径。在本专利技术所提供的聚焦游离装置中，该球体最好由耐酸碱溶液、耐有机溶剂以及耐至少260℃以上高温的非导电材质所制成，以避免球体损坏或是影响分析结果。在本专利技术所提供的聚焦游离装置中，该金属针最好由铂、铱、金、锇、钯、铼、铑、钌、前述金属的合金或不锈钢等惰性金属所制成，以避免与气态分析物发生反应而影响分析结果，同时也避免生锈而影响放电效果。另一方面，本专利技术还提供一种使用前述聚焦游离装置的质谱仪，其包括有一质量分析器、一喷头以及前述聚焦游离装置。该质量分析器具有一进样口，该喷头用以供一气态分析物喷出，该聚焦游离装置位于该质量分析器与该喷头之间，使该球体位于该气态分析物的喷洒路径上，该金属针则邻近该质量分析器的进样口。在本专利技术所提供的质谱仪中，该聚焦游离装置的金属针与该质量分析器的进样口最好为同轴设置，从而使聚集于金属针周围的气态分析物被电离成分析物离子后能够随即进入质量分析器中，以进一步提高进入质量分析器的分析物离子的量。从而，本专利技术的质谱仪具有离子传输效率高、检测误差低以及检测极限低等优点。有关本专利技术所提供的聚焦游离装置以及质谱仪的详细构造及其特征，以下将列举实施例并配合附图，在可使本领域技术人员能够简单实施本专利技术实施例的范围内进行说明。附图说明图1为商业化大气压化学游离装置的游离机制示意图；图2为依据本专利技术第一实施例的聚焦游离装置设置于质谱仪的游离腔室中的示意图；图3为本专利技术的聚焦游离装置的球体的局部放大剖视图；图4为利用本专利技术第一实施例的聚焦游离装置聚集以及游离化气态分析物的示意图；图5为依据本专利技术第二实施例的聚焦游离装置设置于质谱仪的游离腔室中的示意图；图6为使用搭配现有APCI装置的质谱仪以及搭配本专利技术的聚焦游离装置的质谱仪，检测虾红素的信号强度图。【符号说明】10APCI装置 11高温加热管13金属毛细管 131喷出口20质量分析器 21进样口30气态分析物 31分析物离子40雾化气体 50放电针60聚焦游离装置 61球体611表面 613凹窝63金属针 70喷头A内径 B后侧D深度 F前侧I间距 P电源供应器具体实施方式申请人首先在此说明，本专利技术的附图，为了能清晰说明，各组件的结构均被夸大描绘，并未按照实际比例绘制。此外，整篇说明书中，相同的组件均以相同的附图标记予以标示。首先请参照图2，本专利技术第一实施例所提供的聚焦游离装置60，主要包括有一球体61以及一金属针63。该球体61，具有一表面611，其表面分布有多个凹窝613。该球体61优选由耐酸碱溶液、耐有机溶剂以及耐至少260℃以上高温的非导电材质所制成，避免球体61受损或影响分析结果，该球体61的材质例如可为聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、陶瓷、玻璃等，在本例中，该球体由聚酰亚胺材质所制成。这些凹窝613的剖面可为(但不限于)圆形或椭圆形。实际制造时，该球体61可具有部分剖面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚焦游离装置，其特征在于，用以设置于一质谱仪，该质谱仪包括有一用以喷洒气态分析物的喷头，以及一具有一进样口的质量分析器，该聚焦游离装置包含有：一球体，具有一布满多个凹窝的表面、一用以朝向该喷头的前侧、以及一用以朝向该质量分析器的后侧，该球体用以设置于该气态分析物的喷洒路径上；以及一金属针，能产生电晕放电，该金属针具有一位于该球体后侧的一下游位置的尖端，用以邻近该质量分析器的进样口。
【技术特征摘要】
2015.03.04 TW 1041069251.一种聚焦游离装置，其特征在于，用以设置于一质谱仪，该质谱仪包括有一用以喷洒气态分析物的喷头，以及一具有一进样口的质量分析器，该聚焦游离装置包含有：一球体，具有一布满多个凹窝的表面、一用以朝向该喷头的前侧、以及一用以朝向该质量分析器的后侧，该球体用以设置于该气态分析物的喷洒路径上；以及一金属针，能产生电晕放电，该金属针具有一位于该球体后侧的一下游位置的尖端，用以邻近该质量分析器的进样口。2.如权利要求1所述的聚焦游离装置，其特征在于，其中该金属针插置于该球体内且其尖端用以朝向该质量分析器的进样口。3.如权利要求1所述的聚焦游离装置，其特征在于，其中球体表面的该凹窝的内径范围为1nm至1mm。4.如权利要求1所述的聚焦游离装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李茂荣，李妍娴，
申请(专利权)人：薛富盛，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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