一种自吸式毛细管电喷雾离子源制造技术

一种自吸式毛细管电喷雾离子源，包括进样结构、高压电极和高压电源，进样结构包括储液容器和中空毛细管，中空毛细管包括主体和顶端两部分，主体的入口处为取样端，插入到储液容器内的样品溶液中，中空毛细管的顶端作为喷雾端，高压电源通过高压电极给样品溶液施加高压电，样品溶液通过毛细作用及电场力作用从中空毛细管的取样端上升到中空毛细管的顶端并产生喷雾，其中，中空毛细管主体的内径50微米‑500微米，喷雾端的内径20‑200微米，且毛细管顶端内径不大于主体内径。该电喷雾离子源有利于通过中空毛细管自身产生良好的喷雾效果，喷雾产生的液滴细小，容易去溶，避免为了保证喷雾效果而采用复杂的进样结构和配套装置，且其结构简单，便于制作。

A self suction capillary electrospray ion source

【技术实现步骤摘要】
一种自吸式毛细管电喷雾离子源
本专利技术涉及质谱仪离子源设备，特别是涉及一种自吸式毛细管电喷雾离子源。
技术介绍
质谱仪是最为精密的现代分析仪器之一，代表着分析仪器未来发展的方向。离子源是质谱仪系统中最基本的一种功能部件，它在一定程度上决定了质谱仪的分析性能以及应用范围。电喷雾电离(ElectrosprayIonization，ESI)最早是由Dole小组提出并应用到质谱分析中的一种离子化技术，到了上世纪80年代后期，诺贝尔奖获得者JohnB.Fenn等人首次将其应用于蛋白质分子的检测，此后，这一技术对大分子质谱分析领域的发展起到了具大的推动作用。时至今日，ESI已经成为质谱分析中应用最为广泛的一种离子源，其应用范围也从生物大分子领域延伸到无机、有机小分子方面，这也开拓了现代质谱分析的一个新纪元。如中国专利文献公开号CN103545166A公开的：ESI离子源的基本结构就是利用进样装置，将样品溶液导入中空的毛细管，并且在毛细管上或溶液上施加高电压，形成电喷雾，在大气压下产生离子。目前已有的电喷雾离子源大多需要注射泵推进样品溶液进入毛细管内，或者需要在毛细管入口和出口处形成一定压差来驱动液体，从而需要配置复杂的进样结构和配套装置，不利于简化仪器结构专利技术人在研究和设计中空毛细管电喷雾离子源时发现，通过中空毛细管自身的毛细作用即可驱动液体在毛细管内运动，施加高压后即有可能产生喷雾。但毛细管的内、外径和电场力共同影响着喷雾产生的效果，并非所有的毛细管都能形成有效电喷雾，且不同内、外径、不同管壁厚度的毛细管的喷雾效果差别很大，因此，若中空毛细管选取不当，会影响电喷雾离子源的正常使用。在某些情况下，即使施加的电压再高，单纯依靠毛细管自身的毛细作用也不能产生喷雾；在某些情况下，毛细管产生的喷雾不能形成单一的泰勒锥，会发生同时多个喷雾的现象，影响到电喷雾效果。这种情况下，往往需要借助复杂的辅助结构，例如通过产生更大的压力差，以及增加鞘气等等，来确保形成有效的电喷雾。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种自吸式毛细管电喷雾离子源，以在不需要借助复杂的辅助结构的情况下，依靠中空毛细管自身及电场力保证良好的喷雾效果。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种自吸式毛细管电喷雾离子源，包括高压电源、高压电极和进样结构，所述高压电极用于给所述样品容器内的待测样品溶液加电；所述进样结构包括储液容器和中空毛细管，所述储液容器用于盛装样品溶液，所述中空毛细管包括主体和顶端两部分，主体的入口插入到所述样品溶液中作为取样端，所述中空毛细管的顶端作为喷雾端；所述高压电源施加在高压电极上，用于提供电喷雾所需的高压电；所述样品溶液通过毛细作用及电场力作用从所述中空毛细管的取样端上升到所述中空毛细管的顶端并产生喷雾，其中，所述中空毛细管主体的内径在50微米-500微米范围内，所述中空毛细管顶端的内径在20-200微米范围内，且毛细管顶端内径不大于主体内径。进一步地，所述中空毛细管顶端为直口、斜口或锥口。进一步地，所述中空毛细管顶端的壁厚不大于300微米，且喷雾端的端面平整无毛刺。进一步地，所述中空毛细管的喷雾端的内腔为变径内腔和等径内腔进一步地，所述高压电源为高压直流电或交流电。进一步地，所述高压电极对所述样品溶液加电的方式为接触式或非接触式，即所述高电压可施加在所述样品溶液内，或施加在所述中空毛细管的外壁上，或施加在所述储液容器上，或施加在所述样品溶液液面周围一段距离。进一步地，所述的自吸式毛细管电喷雾离子源还包括进样结构固定装置和进样结构调节装置，所述进样结构固定装置包括毛细管及高压电极固定架，所述高压电极插入所述储液容器；所述进样结构调节装置包括储液容器位置调节与固定装置和中空毛细管喷雾端位置调节装置，所述储液容器位置调节与固定装置用于固定所述储液容器并能够调节所述储液容器位置，所述中空毛细管喷雾端位置调节装置用于调节喷雾端的方向，使所产生的喷雾能够更有效地进入质谱仪。进一步地，所述进样结构设置在大气压环境下，或设置在具有真空度的真空腔体内，或设置在可加热腔体内，或设置在具有真空度的可加热腔体内。相比现有技术的有益效果：专利技术人在研究和设计中空毛细管电喷雾离子源时发现，在毛细管和电场力共同影响着喷雾产生的效果情况下，并非所有具有毛细作用的毛细管都能形成有效电喷雾，且不同内、外径、喷雾端形状的毛细管的喷雾效果差别很大，若毛细管内径大到一定程度则无法通过毛细作用和电场力作用使液面爬升至足够高度，若毛细管内径太小，喷雾后溶液供给速度跟不上则无法形成持续的喷雾。专利技术人经过大量研究发现，当所述中空毛细管主体的内径在50微米-500微米，所述中空毛细管喷雾端的内径在20-200微米，且毛细管顶端内径不大于主体内径时，溶液能够在毛细管毛细作用和电场力的共同作用下顺利到达喷雾端，使电喷雾离子源产生高质量连续的电喷雾，喷雾产生的液滴细小，容易去溶。而毛细管顶端内径不大于主体内径能保证获得较佳的泰勒锥喷雾效果，避免在喷雾端出现多个喷雾现象，有利于高效稳定地实施ESI质谱采样，且产生电喷雾所需要的电压相对较小，只需1500伏左右的电压就可产生喷雾，进而降低了仪器的功耗。由于依靠中空毛细管自身和电场力就能保证良好的喷雾效果，本专利技术的电喷雾离子源也能够避免以往为了保证喷雾效果的获得而采用复杂的进样结构和配套装置，避免样品间出现交叉污染的现象，且容易清洗，降低了样品消耗量；对产生喷雾的离子源样品需求量较少，能够达到纳升级别；制备简单，成本较低，不需要复杂的加工过程，便于将其只作为耗材；由于省去了复杂的进样结构，也方便毛细管的更换；有利于使结构简单化，减小离子源设备的体积，也适于与包括大质谱仪以及便携式小质谱仪在内的各种质谱仪联用。在优选的方案中，将中空毛细管的喷雾端设置成尖端，中空毛细管能够使喷雾效果获得进一步改善。在优选的方案中，所述中空毛细管喷雾端的壁厚不大于300微米。专利技术人经过研究还发现，中空毛细管的喷雾端不同管壁厚度和不同的表面平整程度对喷雾效果的影响差别很大，喷雾端毛细管壁较厚时，特别是管壁厚度超过300微米，很难保证喷雾端端面的加工质量，容易产生毛刺，中空毛细管在毛刺处容易产生的喷雾，因而不易获得单一的泰勒锥，往往导致发生多个喷雾的现象，影响到电喷雾效果，表面平整程度很难保证平整，在加工时容易产生毛刺，这时中空毛细管产生的喷雾不易获得单一的泰勒锥，往往导致在毛刺处产生喷雾，进而产生多个喷雾的现象，影响到电喷雾效果，对此，本专利技术优选方案中将中空毛细管的壁厚设置成不大于300微米，能够有效地保证喷雾端的加工质量，避免发生多个喷雾的现象，使喷雾保持为单一的泰勒锥。在进一步优选的方案中，将中空毛细管的喷雾端壁厚设置成不大于300微米且喷雾端的端面平整且无毛刺，可以获得更佳的泰勒锥喷雾效果，有利于高效稳定地实施质谱采样。此外，本专利技术实施例还能够获得其他优点，例如，通过进样结构调节装置可实施进样结构的位置调节；该离子源进样结构还可以设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自吸式毛细管电喷雾离子源，其特征在于,包括高压电源、高压电极和进样结构，所述高压电极用于给所述样品容器内的待测样品溶液加电；所述进样结构包括储液容器和中空毛细管，所述储液容器用于盛装样品溶液，所述中空毛细管包括主体和顶端两部分，主体的入口插入到所述样品溶液中作为取样端，所述中空毛细管的顶端作为喷雾端；所述高压电源施加在高压电极上，用于提供电喷雾所需的高压电；所述样品溶液通过毛细作用及电场力作用从所述中空毛细管的取样端上升到所述中空毛细管的顶端并产生喷雾，其中，所述中空毛细管主体的内径在50微米-500微米范围内，所述中空毛细管顶端的内径在20-200微米范围内，且毛细管顶端内径不大于主体内径。/n

【技术特征摘要】
1.一种自吸式毛细管电喷雾离子源，其特征在于,包括高压电源、高压电极和进样结构，所述高压电极用于给所述样品容器内的待测样品溶液加电；所述进样结构包括储液容器和中空毛细管，所述储液容器用于盛装样品溶液，所述中空毛细管包括主体和顶端两部分，主体的入口插入到所述样品溶液中作为取样端，所述中空毛细管的顶端作为喷雾端；所述高压电源施加在高压电极上，用于提供电喷雾所需的高压电；所述样品溶液通过毛细作用及电场力作用从所述中空毛细管的取样端上升到所述中空毛细管的顶端并产生喷雾，其中，所述中空毛细管主体的内径在50微米-500微米范围内，所述中空毛细管顶端的内径在20-200微米范围内，且毛细管顶端内径不大于主体内径。


2.如权利要求1所述的自吸式毛细管电喷雾离子源，其特征在于，所述中空毛细管顶端为直口、斜口或锥口。


3.如权利要求1、2任一项所述的自吸式毛细管电喷雾离子源，其特征在于,所述中空毛细管顶端的壁厚不大于300微米，优选地，喷雾端的端面平整无毛刺。


4.如权利要求1至3任一项所述的自吸式毛细管电喷雾离子源，其特征在于,所述中空毛细管的喷雾端的内腔为变径内腔和等径内腔。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成安，刁兆银，谭祖正，
申请(专利权)人：深圳至秦仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44