一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法，包括：电离室、电子入射栅网及低能电场组件；所述电离室，位于所述电子入射栅网内侧，用于容纳待测物分子与电子，所述电子轰击所述待测物分子进行电离；所述电子入射栅网，安装在所述电离室与所述低能电场组件之间，用于提高电子利用率；所述低能电场组件，安装在所述电子入射栅网外侧，用于生成低能电场。一种采用所述电离装置的质谱系统，以及采用了所述质谱系统的质谱方法。本发明专利技术可以有效减少待测物分子产生的碎片离子并提高电子利用率，从而在气体成分的检测中不需要再借助色谱。

High energy utilization low energy ionization device, mass spectrometry system and method

The embodiment of the invention provides a high electron utilization rate low energy ionization device, a mass spectrometry system and a method, including an ionization chamber, an electron incident grid and a low energy electric field assembly; the ionization chamber, located inside the electron incident grid, is used to accommodate the molecules and electrons of the object to be measured, and the electron bombards the molecules of the object to be measured into the ionization chamber. The electron incident grid is mounted between the ionization chamber and the low-energy electric field assembly for improving the electron utilization rate, and the low-energy electric field assembly is mounted outside the electron incident grid for generating a low-energy electric field. A mass spectrometric system employing the ionization device and mass spectrometry employing the mass spectrometry system. The invention can effectively reduce the fragmentary ions produced by the molecules of the substance to be tested and improve the utilization ratio of the electrons, thereby eliminating the need for Chromatogram in the detection of gas components.

【技术实现步骤摘要】
一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法
本专利技术实施例涉及质谱
，尤其涉及一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法。
技术介绍
质谱是研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质最基本的仪器之一，是生命科学、材料科学、食品安全、环境保护等领域的必备仪器，是现代分析仪器的核心。伴随着石化、电力、冶金、煤化工等行业的发展，流程工业在线气体监测与控制技术要求越来越高，实时、快速、准确地获取过程气体组分的数据是对流程工艺实施高效控制的关键。受应用技术的限制，传统流程工业气体组分的分析一般采用色谱分析系统。色谱分析系统虽然能满足工艺控制的部分要求，但也存在明显不足，如分析速度慢、无法实时在线、通用性差等。此外，一些实时监测技术，如光谱、质谱技术也在流程工业气体分析中得到应用。其中，在线过程气体质谱分析仪较光谱分析仪具有灵敏度高、广谱非特异性、可同时多通道检测等特点，在流程工业的在线气体分析中具有更大的潜力和更广阔的发展空间。在线过程气体质谱分析仪多采用硬电离源，即70eV的电子轰击电离源。通过具有70eV的电子束轰击待测气体分子实现其电离，由于电离能远高于待测气体组分的第一电离能，因此过剩的能量会引起分子多个键的断裂或分子重排，在产生分子离子的同时，还会产生大量的碎片离子。当多组分待测气体，在不经过分离，而直接进样的时候，各种组分的大量碎片离子在谱图上就会出现相互重叠的情况，如图8所示，而重叠的谱峰会增加定量检测的难度。软电离技术可以降低或避免碎片重叠峰的问题，但是，传统的软电离技术如化学电离源需要使用电离缓冲气，如甲烷，而甲烷在流程工业中通常为待测气体，因此，化学电离源不适合用于在线过程气体质谱。此外，另一种软电离源——紫外光电离源，其电子能量恒定，如常用的10.6eV，它不能对电离能高于该值的物质进行电离，因此，也具有一定的缺陷。此外，目前过程质谱所用的电子轰击电离源多采用在电离室上开一道狭缝的方式供电子进入电离室，但是，采用该种方式，大量电子都直接打到电离室外壁上而不能进入电离室内部用于气体分子的电离，因此，其电子利用率较低。综上所述，如何在分析气体成分的过成中尽可能减少碎片离子，进而达到检测过程中的色谱分离效果，同时又能够提高电离过程中的电子利用率就成为业界亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术实施例提供了一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法。一方面，本专利技术实施例提供了一种高电子利用率低能电离装置，包括：电离室、电子入射栅网及低能电场组件；所述电离室，位于所述电子入射栅网内侧，用于容纳待测物分子与电子，所述电子轰击所述待测物分子进行电离；所述电子入射栅网，安装在所述电离室与所述低能电场组件之间，用于提高电子利用率；所述低能电场组件，安装在所述电子入射栅网外侧，用于生成低能电场。另一方面，本专利技术实施例提供了一种质谱系统，包括：进样口、离子推斥极、离子源加热器、离子源温度传感器、离子源磁铁、离子整形传送装置、四极杆组件、四极杆套筒、离子接收放大装置、真空腔体、真空馈通法兰、分子泵、真空规及前级泵；所述进样口，安装在所述电离室侧面，用于通入待测物气体分子；所述离子推斥极，安装在所述电离室侧面，用于将所述电离室中产生的离子推向所述离子整形传送装置；所述离子源加热器，套接在所述离子推斥极上，用于对所述电离室进行加热；所述离子源温度传感器，安装在所述电离室外侧，用于测量所述电离室的温度；所述离子源磁铁，安装在所述电子推斥极的外侧，用于增加电子的运动路径；所述离子整形传送装置，安装在紧靠所述电离室的离子出射孔的位置，用于对离子进行整形，并将整形后的离子发送至所述四极杆组件；所述四极杆组件，紧靠所述离子整形传送装置安装，用于筛选离子，并将筛选的离子发送至所述离子接收放大装置；所述四极杆套筒，包裹在所述四极杆组件周围，用于固定所述四极杆组件；所述离子接收放大装置，安装在所述四极杆套筒尾部，用于接收离子并将离子流放大为电子流，然后将电子流发送至质谱图成像设备获取质谱图；所述真空腔体，位于所述质谱系统的最外部，用于为所述质谱系统提供真空环境；所述真空馈通法兰，安装在所述真空腔体前后两端，用于密封所述真空腔体并固定供电电极，所述供电电极为相应部件引入电源和输出信号；所述分子泵，密封固定在所述真空腔体侧面，用于抽取所述真空腔体中的气体；所述真空规，密封固定在所述真空腔体侧面，用于监测所述真空腔体的真空度；所述前级泵，通过输气管与所述分子泵连接，用于为所述分子泵提供预抽真空。最后，本专利技术实施例还提供了一种质谱方法，包括：确定待分析气体的最终分析电离能；在所述最终分析电离能下，将所述待分析气体通入本专利技术中的任一质谱系统，得到所述待分析气体的质谱图。本专利技术实施例提供了一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法，通过引入电子入射栅网并调整形成低能电场，可以有效减少待测物分子产生的碎片离子并提高电子利用率，从而在气体成分的检测中不需要再借助色谱。附图说明为了更清楚地说明本专利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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中高电子利用率低能电离装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中电子入射栅网结构示意图；图3是本专利技术实施例中电子利用率示意图；图4是本专利技术实施例中质谱系统结构示意图；图5是本专利技术实施例中四极杆组件结构示意图；图6是本专利技术实施例中质谱方法的实现流程图；图7是本专利技术实施例中二氧化碳分析电离能选取示意图；图8是现有技术中高能电场下待测物分子电离后质谱图；图9是本专利技术实施例中低能电场下产生的质谱图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的实施例提供了一种高电子利用率低能电离装置、质谱系统及方法。参见图1，图1是本专利技术实施例中高电子利用率低能电离装置的结构示意图，包括：电离室101、电子入射栅网104、电子入射栅网105、电子推斥极102、灯丝103、电子推斥极107及灯丝106，其中一个低能电场组件包括电子推斥极102与灯丝103，另一个低能电场组件包括电子推斥极107与灯丝106；所述电离室101，位于所述电子入射栅网104及电子入射栅网105内侧，用于容纳待测物分子与电子，所述电子轰击所述待测物分子进行电离；所述电子入射栅网104，安装在所述电离室101与所述低能电场组件(即，电子推斥极102与灯丝103)之间，用于提高电子利用率；所述电子入射栅网105，安装在所述电离室101与所述低能电场组件(即，电子推斥极107及灯丝106)之间，用于提高电子利用率；电子推斥极107及灯丝106(低能电场组件)，安装在电子入射栅网105外侧，用于生成低能电场，所述低能电场电压绝对值的范围包括：5V至70V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电子利用率低能电离装置，其特征在于，包括：电离室、电子入射栅网及低能电场组件；所述电离室，位于所述电子入射栅网内侧，用于容纳待测物分子与电子，所述电子轰击所述待测物分子进行电离；所述电子入射栅网，安装在所述电离室与所述低能电场组件之间，用于提高电子利用率；所述低能电场组件，安装在所述电子入射栅网外侧，用于生成低能电场与发射电子。

【技术特征摘要】
1.一种高电子利用率低能电离装置，其特征在于，包括：电离室、电子入射栅网及低能电场组件；所述电离室，位于所述电子入射栅网内侧，用于容纳待测物分子与电子，所述电子轰击所述待测物分子进行电离；所述电子入射栅网，安装在所述电离室与所述低能电场组件之间，用于提高电子利用率；所述低能电场组件，安装在所述电子入射栅网外侧，用于生成低能电场与发射电子。2.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，所述低能电场组件包括：灯丝及电子推斥极；所述灯丝，安装在所述电子入射栅网外侧，位于所述电子入射栅网及所述电子推斥极之间，用于发射电子；所述电子推斥极，安装在紧靠灯丝的外侧，用于接入上浮电压，所述上浮电压与所述电子入射栅网的接入电压配合生成低能电场。3.根据权利要求1或2所述的电离装置，其特征在于，所述低能电场电压绝对值的范围包括：5V至70V。4.一种质谱系统，其特征在于，包括：如权利要求1至3中任一权利要求所述的电离装置、进样口、离子推斥极、离子源加热器、离子源温度传感器、离子源磁铁、离子整形传送装置、四极杆组件、四极杆套筒、离子接收放大装置、真空腔体、真空馈通法兰、分子泵、真空规及前级泵；所述进样口，安装在所述电离室侧面，用于通入待测物气体分子；所述离子推斥极，安装在所述电离室侧面，用于将所述电离室中产生的离子推向所述离子整形传送装置；所述离子源加热器，套接在所述离子推斥极上，用于对所述电离室进行加热；所述离子源温度传感器，安装在所述电离室外侧，用于测量所述电离室的温度；所述离子源磁铁，安装在所述电子推斥极的外侧，用于增加电子的运动路径；所述离子整形传送装置，安装在紧靠所述电离室的离子出射孔的位置，用于对离子进行整形，并将整形后的离子发送至所述四极杆组件；所述四极杆组件，紧靠所述离子整形传送装置安装，用于筛选离子，并将筛选的离子发送至所述离子接收放大装置；所述四极杆套筒，包裹在所述四极杆组件周围，用于固定所述四极杆组件；所述离子接收放大装置，安装在所述四极杆套筒尾部，用于接收离子并将离子流放大为电子流，然后将电子流发送至质谱图成像设备获取质谱图；所述真空腔体，位于所述质谱系统的最外部，用于为所述质谱系统提供真空环境；所述真空馈通法兰，安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泽建，刘广才，方向，江游，龚晓云，翟睿，谢洁，刘梅英，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11