小型化便携式质谱仪及用于产生水团簇离子的离子源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于产生水团簇离子的离子源装置，从对整个喷雾过程起决定性作用的溶液参数方向入手，在电喷雾离子源本身没有加热装置的前提下，从石英毛细管喷雾出口切面和喷雾出口所处的环境两个角度出发，采用毛细管切面平整度高和光滑无毛疵，对液滴的体积进行控制，生成稳定的喷雾，从而有效的进行去溶剂化过程；采用质谱仪进样级腔体，防止外界环境(风，空气中的灰尘等)对离子喷雾强度的影响和干扰。两种措施对提高电喷雾效率，降低仪器检测限起到了一定的效果。本装置结构简单、体积小，在检测过程中能够保持稳定，还具有较高的灵敏度和稳定性，出雾口高度和距离调节方便。本发明专利技术还公开了一种应用上述离子源装置的小型化便携式质谱仪。

【技术实现步骤摘要】
小型化便携式质谱仪及用于产生水团簇离子的离子源装置
本专利技术涉及质谱仪系统
，涉及一种集成于小型化便携式质谱仪的电喷雾电离源装置，尤其涉及一种用于产生水团簇离子的离子源装置。
技术介绍
质谱分析方法在物质分析和检测中具有很高的灵敏度，是世界上应用最广泛的分析技术之一。目前，质谱仪已经成为许多领域的必备分析仪器，并在制药、生命科学、环境监测和保护、食品安全、兴奋剂检测、边防安检、航天和军事技术等诸多热点领域发挥着越来越重要的作用。一套完整的质谱仪器一般由离子源、离子传输部分、质量分析器、检测器、真空系统、电路控制和数据采集系统等部分组成。质谱仪在物质分析及成分鉴定中具有很高的灵敏度和分辨率，其基本工作原理是：首先把被检测的物质电离成离子，通过电场或磁场将离子按质荷比(m/z)的大小进行分离，然后通过离子检测器检测这些被分离的离子，从而得到质谱图；通过对质谱图的分析，即可获得被检测物质的化学成分、结构以及含量信息。在质谱仪中，将物质电离的部件被称为离子源，对离子进行质量分析的部件被称为质量分析器，离子源和质量分析器是组成质谱仪的两个关键部件。在质谱仪的发展历程中，离子源扮演了非常重要的角色。在对物质进行质量分析之前，必须先把中性物质电离成离子。过去几十年来，许多电离源不断涌现，包括激光溅射(LS)、电子轰击离子源(EI)、化学电离源(CI)、激光气化源(LV)、电喷雾电离源(ESI)、基质辅助激光解析电离源(MALDI)、直接实时分析(DART)、场致电离/场解吸电离源(FI/FD)、激光解吸源(LD)、快原子轰击源(FAB)、大气压化学电离源(APCI)等，这些离子源在功能上各有所长，但是大多数还是需要在真空条件下使用或者在测定前需要对样品进行预处理，不利于对固体样品进行连续、实时、高通量的分析。2002年获诺贝尔化学奖的电喷雾电离源技术是近年来发展较为迅速的一种常压软电离技术，由JohnB.Fenn于上世纪80年代首次运用到质谱上，它的特别之处在于引入了高极性非挥发性化合物溶液的同时，能够使分析物离子化，通常可以作为生物分子以及多电荷团簇离子的研究。目前一些新型的电喷雾离子源接口也陆续出现，例如纸基电喷雾、碳纤维喷雾器、木质尖端电喷雾、多通道电喷雾离子源、冷喷雾离子化、电喷雾解析离子化(DESI)、电喷雾萃取离子化(EESI)技术等等，这些基于电喷雾的离子化技术的很多重要发展都是源自于JohnB.Fenn的开拓性工作。在电喷雾电离源(ESI)中，样品首先被溶解在水以及其他的溶剂里，在输送样品溶液的毛细管出口端与对应电极之间施加数千伏的高电压，就会在毛细管出口形成圆锥状的液体锥，在强电场的作用下，引发正、负离子的分离，生成带有高电荷的泰勒锥，从而能够稳定喷雾。喷出的大的带电荷的样品离子液滴由于溶剂的汽化，随着液滴体积的逐渐缩小，液滴的电荷密度超过了表面张力极限，就会引起液滴自发的分裂，最终导致离子从带电液滴中蒸发出来，产生单电荷或者多电荷的离子。在样品离子形成过程中，如果离子团簇不能充分汽化分离，就会降低样品的离子化效率。在很多商业仪器里，大都是通过对辅助气体加热或在离子传输装置外缠绕加热带的方法提高其灵敏度，这些方法虽然可以不同程度的提高离子源的灵敏度，但抑或过于复杂，抑或大幅增加仪器体积而不利于质谱仪器的小型化研究。因此，如何得到一种电喷雾电离源装置，结构简单而且体积小，产生离子喷雾强度稳定，适合于小型化发展的大趋势，已成为行业内各一线研发人员广泛关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于产生水团簇离子的离子源装置，结构简单、体积小，在检测过程中能够保持稳定，还具有较高的灵敏度和稳定性，高度和距离调节方便。本专利技术还提供了一种应用上述离子源装置的小型化便携式质谱仪。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于产生水团簇离子的离子源装置，包括依次连接的供液系统、第一毛细管、第二两通转接头和第二毛细管，还包括高电压加载机构；所述第二毛细管的喷雾出口为平整的切割端面。优选的，所述第二两通转接头为金属材质；所述高电压加载机构包括两路，第一路加载于所述第二两通转接头，第二路加载于所述第二毛细管的出口端。优选的，所述第一路包括导线，所述导线缠绕在所述第二个两通转接头表面上；所述第二路包括金属管，所述第二毛细管从所述金属管的内孔里穿过，，且所述第二毛细管的出口端与所述金属管接触。优选的，还包括质谱仪进样级腔体，所述第二毛细管的喷雾出口安装在所述质谱仪进样级腔体里。优选的，所述第二毛细管的喷雾出口位置可调节安装在所述质谱仪进样级腔体里。优选的，还包括设置在所述质谱仪进样级腔体上的安装座，所述第二毛细管设置在所述安装座内。优选的，所述供液系统包括依次连接的注射泵、注射器、针头和第一两通转接头。一种小型化便携式质谱仪，包括电喷雾电离源和离子传输线，所述电喷雾电离源为上述的用于产生水团簇离子的离子源装置。优选的，所述离子传输线的电路系统中集成有高压电源，所述离子源装置的高电压加载机构连接于所述高压电源。从上述的技术方案可以看出，与现有技术相比，本专利技术针对目前的电喷雾电离源(ESI)中，大多是通过对辅助气体加热或在离子传输装置外缠绕加热带的方法提高其灵敏度，但存在设备过于复杂或大幅增加仪器体积，不利于小型化研究的缺陷；本专利技术提出了一种简单的用于产生水团簇离子的离子源装置，从对整个喷雾过程起决定性作用的溶液参数方向入手，在电喷雾离子源本身没有加热装置的前提下，从石英毛细管喷雾出口切面和喷雾出口所处的环境两个角度出发，采用毛细管切面平整度高和光滑无毛疵，对液滴的体积进行控制，生成稳定的喷雾，从而有效的进行去溶剂化过程；采用质谱仪进样级腔体，防止外界环境(风，空气中的灰尘等)对离子喷雾强度的影响和干扰。两种措施对提高电喷雾效率，降低仪器检测限起到了一定的效果。本专利技术提供的用于产生水团簇离子的离子源装置，具有结构简单，灵敏度和稳定性较高，调节方便等特点。实验结果表明，采用本专利技术实施例提供的离子源装置，能够生成稳定的喷雾，灵敏度高，降低仪器的检测限。本专利技术还提供了一种应用上述离子源装置的小型化便携式质谱仪。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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本专利技术实施例提供的用于产生水团簇离子的离子源装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的质谱仪实验样品测试图。其中，1为注射泵，2为注射器，3为注射器的针头，4为第一两通转接头，5为第一毛细管，6为第二两通转接头，7为质谱仪进样级腔体上固定第二两通转接头的卡座，8为导线，9为第二毛细管，10为螺丝，11为安装座，12为固定于安装座内部的金属管，13为离子传输线的采样锥，14为质谱仪进样级腔体，15为离子传输线上嵌套的加热铜块，16为高压电源。具体实施方式本专利技术的核心在于公开了一种用于产生水团簇离子的离子源装置，结构简单、体积小，在检测过程中能够保持稳定，还具有较高的灵敏度和稳定性，高度和距离调节方便。下面将结合本专利技术实施例中的附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生水团簇离子的离子源装置，其特征在于，包括依次连接的供液系统、第一毛细管(5)、第二两通转接头(6)和第二毛细管(9)，还包括高电压加载机构；所述第二毛细管(9)的喷雾出口为平整的切割端面。

【技术特征摘要】
1.一种用于产生水团簇离子的离子源装置，其特征在于，包括依次连接的供液系统、第一毛细管(5)、第二两通转接头(6)和第二毛细管(9)，还包括高电压加载机构；所述第二毛细管(9)的喷雾出口为平整的切割端面。2.根据权利要求1所述的离子源装置，其特征在于，所述第二两通转接头(6)为金属材质；所述高电压加载机构包括两路，第一路加载于所述第二两通转接头(6)，第二路加载于所述第二毛细管(9)的出口端。3.根据权利要求2所述的离子源装置，其特征在于，所述第一路包括导线(8)，所述导线(8)缠绕在所述第二个两通转接头(6)表面上；所述第二路包括金属管(12)，所述第二毛细管(9)从所述金属管(12)的内孔里穿过，且所述第二毛细管(9)的出口端与所述金属管(12)接触。4.根据权利要求1所述的离子源装置，其特征在于，还包括质谱仪进样级腔体(14)，所述第二毛细管(9)的喷雾出...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，彭秀球，黄腾，洪雨，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34