一种大气压辉光放电离子源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大气压辉光放电离子源装置，其是可应用于质谱分析的高通用大气压敞开式离子源装置。该装置包括：第一T型三通阀和第二T型三通阀；设置在所述第一T型三通阀上的大气压辉光放电发生区；向所述大气压辉光放电发生区输入载气以及待分析样品并设置在所述第二T型三通阀的载气/样品输入端；用于对所述大气压辉光放电发生区进行冷却的冷却系统；接收并传输所述大气压辉光放电区生成的电离产物的离子传输通道；以及为所述大气压辉光放电发生区放电提供电能的电源系统。

A kind of atmospheric pressure glow discharge ion source device

【技术实现步骤摘要】
一种大气压辉光放电离子源装置
本专利技术属于质谱分析领域，涉及质谱离子源装置
，更具体地，涉及一种大气压辉光放电离子源装置。
技术介绍
随着国民经济建设和社会生活的快速发展，对当今分析测试技术提出了新的挑战。质谱作为一种用于物质成分、结构分析的核心技术手段，介于其高灵敏以及高分辨的分析特性，为复杂物质的鉴定和结构分析打开了一个便捷的窗口。如何将分析物以合适的离子形式引入到质谱中，即离子源，直接关系到质谱的分析性能以及分析领域。电感耦合等离子体这一类具有高电离能的硬电离技术，能够保证目标分析物中痕量元素的充分电离，应用于元素定性定量分析、同位素比测定等方面时灵敏度较高、质谱干扰较小以及精确度较高。但需消耗大量的惰性气体，且体积大、功耗较高，同时高电离能量使得一些分子或分子聚合物等以裸元素离子形式进入到质谱中，不能保证其结构的完整性。此时需选用能够实现温和电离的软电离技术。因此必须针对分析物特性以及分析需求选择特定的电离技术，这一定程度上增加了物质分析过程的复杂程度。常压敞开式离子源凭借快速、原位、实时离子化样品等优势，已成为当今离子源的研究热点。大气压辉光放电所产生的微等离子体具备构建成为常压敞开式离子源的条件，其产生的微等离子体的尺寸限制在毫米量级甚至更低，通过调谐放电条件以及添加辅助试剂，能够显著地改变大气压辉光放电微等离子体的放电特性。一方面可实现部分元素的电离，另一面能够保证分子以及配合物结构的完整性，这是其他常压敞开式离子源所不具备的。现有技术中，一般大气压辉光放电产生的微等离子体暴露在大气环境中，应用于元素检测时，其较低的能量密度导致元素的电离效率较低。同时，大气压辉光放电装置的离子产生以及离子传输设计同质谱的离子采集设计适配性，导致离子由辉光放电部分到质谱检测部分的传输效率较低，一定程度上限制了其分析性能的进一步提升。综上，如何针对质谱分析的特点，对大气压辉光放电装置进行改进性设计，提高其应用于质谱分析时对于不同种类物质的电离性能，实现利用单一便携式低功耗离子源同时能够对多种分析物进行高灵敏、高选择性分析是目前本领域亟待解决的关键问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种大气压辉光放电离子源装置，其是可应用于质谱分析的高通用大气压敞开式离子源装置。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种大气压辉光放电离子源装置，该装置包括：第一T型三通阀和第二T型三通阀；设置在所述第一T型三通阀上的大气压辉光放电发生区；向所述大气压辉光放电发生区输入载气以及待分析样品并设置在所述第二T型三通阀的载气/样品输入端；用于对所述大气压辉光放电发生区进行冷却的冷却系统；接收并传输所述大气压辉光放电区生成的电离产物的离子传输通道；以及为所述大气压辉光放电发生区放电提供电能的电源系统。本专利技术对大气压辉光放电微等离子装置的离子产生以及离子传输进行优化设计，提高了大气压辉光放电离子源应用于质谱分析时的电离效率以及离子传输效率，保证对于不同分析物的电离性能表现。本专利技术结构简单，同时集成度高。实现利用单一便携式低功耗离子源同时能够对多种分析物进行有效电离。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述大气压辉光放电发生区包括第一耐高温石英管、以及与所述第一高温石英管不同尺寸的第二耐高温石英管，以及空心电极和空心对电极。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述大气压辉光放电发生区域中，将所述空心电极内嵌于尺寸相匹配的第一耐高温石英管中，所述空心电极的外壁同所述第一耐高温石英管的内壁贴合。更优选的，所述第一耐高温石英管内径1.4~1.8mm、外径2.8~3.2mm。本专利技术中，通过将大气压辉光放电发生区的空心电极内嵌于适配尺寸的耐高温石英管中，限制辉光放电的有效体积，有效提高了放电能量密度。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述大气压辉光放电发生区采用第二耐高温石英管将内嵌有所述空心电极的所述第一耐高温石英管与空心对电极固定成为一体，并保持所述空心电极和所述空心对电极同轴。更优选的，所述第二耐高温石英管内径2.8~3.2mm、外径3.8~4.2mm。借助于此，本专利技术中大气压辉光放电发生区的设计保证了大气压辉光放电区具有较高的集成度，同时通过使空心电极和空心对电极同轴，保证了电离产物的传输效率。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述大气压辉光放电发生区采用惰性气体（He或Ar）作为大气压辉光放电的放电介质以及样品传输载气。借助于此，本专利技术中使用的惰性气体一方面为触发并维持大气压辉光放电微等离子体提供一定的介质基础，产生稳定的微等离子体。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述离子传输通道为大气压辉光放电发生区中的空心对电极，空心对电极同时作为大气压辉光放电发生区对电极以及电离产物的传输通道。本专利技术中，大气压辉光放电发生区的空心对电极同时作为离子传输通道，缩短了离子的传输路径，同时基于对电极较高的温度，保证了离子在传输过程中的稳定性，显著提高了离子的传输效率。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述第一T型三通阀采用适配尺寸的PTFE（英文polytetrafluoroethylene的简称，聚四氟乙烯）管将大气压辉光放电发生区固定在第一T型三通阀靠近第二T型三通阀的一端。借助于此，一定程度上提高了整体装置的集成度。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述冷却系统通过向安装在第一T型三通阀一端的外侧耐高温石英管与内嵌有空心电极的耐高温石英管之间引入冷却气进行冷却。本专利技术中，冷却系统保证在高强度放电下，空心电极和空心对电极不会过度的损耗。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述载气/样品输入端所述载气/样品输入端通过载气携带气体样品进入大气压辉光放电发生区，液体样品通过注射泵，经耐高温石英毛细管传输至大气压辉光放电发生区，并且所述耐高温石英毛细管通过适配尺寸的PTFE管设置于第二T型三通阀的一端。借助于此，本专利技术中载气/样品输入端保证了气体样品以及微量液体样品能够进入到大气压辉光放电发生区中。优选的，上述大气压辉光放电离子源装置中，所述大气压辉光放电发生区中通过串接阻值为2.5～12kΩ左右的稳流电阻，将空心电极与空心对电极直接接触来触发产生大气压辉光放电微等离子体。借助于此，本专利技术中稳流电阻一方面避免空心电极和空心对电极接触触发产生大气压辉光放电微等离子体的过程中转变为电弧，同时提高了大气压辉光放电微等离子体的稳定性。附图说明为对本专利技术实施例或现有技术中的技术方案进行更加清晰的阐述，下面对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍。下面介绍中的附图为仅为本专利技术的实施例，相关领域的技术人员还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施形态的大气压辉光放电离子源装置的整体结构示意图；图2为本专利技术一实施形态的大气压辉光放电离子源装置的辉光放电发生区的内部结构示意图；图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，包括：/n第一T型三通阀和第二T型三通阀；/n设置在所述第一T型三通阀上的大气压辉光放电发生区；/n向所述大气压辉光放电发生区输入载气以及待分析样品并设置在所述第二T型三通阀的载气/样品输入端；/n用于对所述大气压辉光放电发生区进行冷却的冷却系统；/n接收并传输所述大气压辉光放电区生成的电离产物的离子传输通道；以及/n为所述大气压辉光放电发生区放电提供电能的电源系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，包括：
第一T型三通阀和第二T型三通阀；
设置在所述第一T型三通阀上的大气压辉光放电发生区；
向所述大气压辉光放电发生区输入载气以及待分析样品并设置在所述第二T型三通阀的载气/样品输入端；
用于对所述大气压辉光放电发生区进行冷却的冷却系统；
接收并传输所述大气压辉光放电区生成的电离产物的离子传输通道；以及
为所述大气压辉光放电发生区放电提供电能的电源系统。


2.根据权利要求1所述的大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，
所述大气压辉光放电发生区包括第一耐高温石英管、以及与所述第一高温石英管不同尺寸的第二耐高温石英管，以及空心电极和空心对电极。


3.根据权利要求2所述的大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，
所述大气压辉光放电发生区中，将所述空心电极内嵌于尺寸相匹配的第一耐高温石英管中，所述空心电极的外壁同所述第一耐高温石英管的内壁贴合。


4.根据权利要求2所述的大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，
所述大气压辉光放电发生区采用第二耐高温石英管将内嵌有所述空心电极的所述第一耐高温石英管与空心对电极固定成为一体，并保持所述空心电极和所述空心对电极同轴。


5.根据权利要求1所述的大气压辉光放电离子源装置，其特征在于，
所述大气压辉光放电发生区采用惰性气...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪正，彭晓旭，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31