气相样品离子的解离装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供气相样品离子的解离装置及方法，通过离子传输或储存装置传输或储存气相样品的离子；使离子或其解离产物一次或多次聚焦在离子传输或储存装置内部；通过外加电场或磁场选择至少一个质荷比范围内的离子；采用极紫外光或软X射线光束，使气相样品激发解离，所述光束的光子波长范围为10nm到0.1nm或光子能量范围在10到10000eV；本发明专利技术利用可扫描或固定波长的X射线和极紫外光子激发气相样品离子解离，将其与质谱技术相结合，既可有效地保存一些较大分子量链段的化学结构信息，又可获得一些其他解离方式无法得到的碎片离子，拓展了质谱技术在表征生物大分子和基因组学方向上的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子解离
，特别是涉及气相样品离子的解离装置及方法。
技术介绍
关于气相样品的分子和离子的解离，由于气体对光子的吸收截面较小，聚焦困难，对仪器安全性要求高。因此，极紫外、软X射线作为光源，很少被用于气相分子光解离。由于上述缺点，软X射线光源被大量用于电离、解离固体表面分子，从而研究其化学组成或反应机理。该类型实验大量使用同步辐射作为光源，目标样品多为具有较大光子吸收截面的分子。单色同步辐射光源(MonochromaticSynchrotronRadiationsource)Wen(L.-C.Chou，et.al.，APPLIEDPHYSICSLETTERS，91，2007，144103)利用同步辐射光源和光电子谱(PES)分析吸附在固体表面的分子电子结构和化学键。在样品被X射线处理过程中，一系列不断变化的光电子谱被依次记录下来，该技术又称作连续时间光电子谱(continuous-timePES)。该技术的优势在于可以实时监测被吸附分子的光解离行为。例如，在240eV软X射线激发下，吸附于硅晶片上的CF3Cl分子的电离、解离机理可概括如下式，CF3Cl+hv→CF3Cl+[Cl(2p)-1]+e-CF3Cl+[Cl(2p)-1]→CF3Cl+++e-→CF3++Cl++e-CF3Cl吸收X射线光子被电离，失去一个Cl(2p)内层电子，CF3Cl+可进一步与俄歇电子反应解离为两个正碎片离子。但是该技术目前主要局限于固体样品，这是由于无其他分离手段时，固体样品的分子密度高，容易与X射线作用以得到离子信号，但是，由于X射线电离的广谱性，大量的背景气体以及其他杂质也会被电离，所以气体分子的检测有较大困难。真空紫外单光子解离技术与电喷雾、飞行时间质谱技术相结合，可以电离一些极性较弱的物质，解决了大量非极性成分复杂体系的分析问题。中国专利公开号为CN101329299A的文献“新型点喷雾进样真空紫外单光子电离质谱分析装置”，其采用电喷雾技术制备化合物离子，真空紫外灯或者同步辐射作为光源，在小于200nm的真空紫外波长范围内对离子进行辐照，并采用飞行时间质谱仪对离子进行加速和质量分析。在此基础上，为了解决大气压下电离效率低、需在电离过程中施加高电压等不足，又将真空紫外单光子电离技术与超声雾化挥发溶剂技术相结合，专利技术了中国专利公开号为CN103762150A的“超声雾化进样的挥发溶剂辅助电离低压光电离质谱装置”，公开所使用的光源仅限于真空紫外波长范围(100-200nm)，需要待测样品能够溶解于易挥发的有机溶剂中，用于表征不易溶解，结构较复杂的大分子链段、多肽具有一定的局限性。真空紫外单光子解离虽然效率高，但由于能量较软X射线较低，无法覆盖一些重要原子的吸收边，解离不具有原子选择性，定向解离大分子有较大困难。在宇宙中，恒星形成过程中能够释放大量极紫外和软X射线辐射，形成强电离场。(Koyamaetal.Publ.Astron.Soc.Japan.，1996，48，L87)。该辐射能够引发大量的光电离、解离现象。其中软X射线激发的气相光化学过程可以产生激发态分子、自由基、阴(阳)离子、激发态离子以及释放出快电子。该快电子可进一步引发激发、电离过程。上述激发态分子、自由基、阴(阳)离子可与彼此或与其他中性气体进一步反应。采用传统的飞行时间质谱仪来表征实验产生的光电子和光解离碎片离子。在软X射线激发下，出射电子应为内层电子。其吸收截面随光子能量升高而减小，但在一些特殊的能量范围，吸收截面呈增加趋势。该能量被称为共振能量，其大小与从分子轨道上释放出的电子能量有关。分子对光子的吸收截面在紫外波长范围内最高，除在少数共振能量范围有突然增长，随光子能量增加而呈递减趋势。对苯的同步辐射解离质谱表明，苯分子在软X射线激发下解离效率比紫外高，约50％的苯离子在紫外辐照下没有发生解离，而在软X射线辐照下该比率仅为4％。(Boechat-Robertyet.al.，Mon.Not.R.Astron.Soc.，2009，394，810)上述技术虽然利用软X射线作为光源，但其分析物仅为中性气相分子，光电离和解离并非分别进行，而是在同一光源辐照下同时发生，具有中性噪声、碎片离子分布宽、信噪比低下、无法定向解离、应用面较窄等缺点。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的是发展气相样品离子的解离装置及方法，解决现有技术中气相样品解离效果不佳的问题。为实现上述或其他目的，本专利技术提供一种气相样品离子的解离装置，包括：离子传输或储存装置，用于导引传输或储存所述气相样品的离子；电源装置，为所述离子传输或储存装置提供束缚电压，使所述离子或其解离产物一次或多次聚焦在所述离子传输或储存装置内部；质量选择装置，通过外加电场或磁场选择至少一个预定质荷比范围内的离子。能产生极紫外光或软X射线光束的光源，其出射光束光轴与至少一部分所述离子传输或储存装置所传输或储存的离子基本重合，所述光束的光子波长范围为10nm到0.1nm或光子能量范围在10到10KeV；其中，所述软X射线或极紫外光的光子与离子在离子传输或储存装置内，在至少一部分时间内发生反应，使所述气相样品的离子发生解离。可选的，所述光源为脉冲光源，其脉冲发光过程与一个触发信号同步。可选的，所述离子传输或储存过程为与所述触发信号同步。可选的，所述光子的能量或波长与选定原子的吸收边重合，该吸收边可以为该原子的K吸收边，用以选择性解离含有该选定原子的样品。可选的，所述光子的能量或波长在多个值中调节或跳变，用于选择性解离多个样品分子。可选的，所述离子传输或储存装置为多极杆。可选的，所述离子传输或储存装置为离子阱。可选的，所述离子传输或储存装置为填充有碰撞气的碰撞腔，气体压力为0.1pa～10Kpa。可选的，所述的气相样品离子的解离装置，包括：辅助激发电源，用于激发具有选定质荷比的离子，并改变其与所述光束的作用截面。可选的，对于每个所述光子的能量或波长作用的预定时间中，所述辅助激发电源的频率、电压值或电压波形的其中之一或多个参数的组合的变化以改变符合激发离子质荷比要求的作用截面。可选的，所述气相样品掺入可被X光或极紫外光电离的辅助气体，所述光源调节至特定波长或能量与该辅助气体作用，以使辅助气体分子解离或激发形成高能态物种，所述高能态物种进一步与所述的气相样品作用引发电离。可选的，所述质量选择装置包括：四极杆质量分析器、离子阱、迁移率分析装置及磁扇中的一种。可选的，所述的气相样品离子的解离装置，包括：电子发生器，用于电中和或进一步解离所述气相样品或其碎片或改变获得离子的电荷价态。可选的，所述电子发生器的电子发生过程是通过所述光源发出光子的光电效应产生。可选的，所述能产生极紫外光或软X射线的光源为以下装置中的一种或多种组合：a)同步加速器b)自由电子激光c)X光子降能靶d)电子轰击X光源e)脉冲激光加热液体光源f)核放射源及其韧致辐射。为实现上述或其他目的，本专利技术提供一种气相样品离子的解离方法，包括：通过离子传输或储存装置传输或储存所述气相样品的离子；提供束缚电压，使所述离子或其解离产物一次或多次聚焦在所述离子传输或储存装置内部；通过外加电场或磁场选择至少一个质荷比范围内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气相样品离子的解离装置，其特征在于，包括：离子传输或储存装置，用于导引传输或储存所述气相样品的离子；电源装置，为所述离子传输或储存装置提供束缚电压，使所述离子或其解离产物一次或多次聚焦在所述离子传输或储存装置内部；质量选择装置，通过外加电场或磁场选择至少一个预定质荷比范围内的离子。能产生极紫外光或软X射线光束的光源，其出射光束光轴与至少一部分所述离子传输或储存装置所传输或储存的离子基本重合，所述光束的光子波长范围为10nm到0.1nm或光子能量范围在10到10KeV；其中，所述软X射线或极紫外光的光子与离子在离子传输或储存装置内，在至少一部分时间内发生反应，使所述气相样品的离子发生解离。

【技术特征摘要】
1.一种气相样品离子的解离装置，其特征在于，包括：离子传输或储存装置，用于导引传输或储存所述气相样品的离子；电源装置，为所述离子传输或储存装置提供束缚电压，使所述离子或其解离产物一次或多次聚焦在所述离子传输或储存装置内部；质量选择装置，通过外加电场或磁场选择至少一个预定质荷比范围内的离子。能产生极紫外光或软X射线光束的光源，其出射光束光轴与至少一部分所述离子传输或储存装置所传输或储存的离子基本重合，所述光束的光子波长范围为10nm到0.1nm或光子能量范围在10到10KeV；其中，所述软X射线或极紫外光的光子与离子在离子传输或储存装置内，在至少一部分时间内发生反应，使所述气相样品的离子发生解离。2.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述光源为脉冲光源，其脉冲发光过程与一个触发信号同步。3.根据权利要求2所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述离子传输或储存过程为与所述触发信号同步。4.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述光子的能量或波长与选定原子的吸收边重合，该吸收边可以为该原子的K吸收边，用以选择性解离含有该选定原子的样品。5.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述光子的能量或波长在多个值中调节或跳变，用于选择性解离多个样品分子。6.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述离子传输或储存装置为多极杆。7.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述离子传输或储存装置为离子阱。8.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，所述离子传输或储存装置为填充有碰撞气的碰撞腔，气体压力为0.1pa～10Kpa。9.根据权利要求1所述的气相样品离子的解离装置，其特征在于，包括：辅助激发电源，用于激发具有选定质荷比的离子，并改变其与所述光束的作用截面。10.根据权利要求9所述的气相样品离子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋公羽，马利福，孙文剑，
申请(专利权)人：岛津分析技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31