一种电子轰击电离源装置、电离轰击方法及物质分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种电子轰击电离源装置、电离轰击方法及物质分析方法，装置包括：在第一电子推斥极靠近电离室的内侧、在第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径。本发明专利技术实施例的装置通过增加与电子运动参考轴线垂直的电场，在电场的作用下，电子呈螺旋线运行的半径增大，进而增加了电子在电离室内的实际运行路径，增大了电子与被测物分子的碰撞截面积，进而提高了离子源的电离效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电子轰击电离源装置、电离轰击方法及物质分析方法
本专利技术属于电子
，尤其涉及一种电子轰击电离源装置、电离轰击方法及物质分析方法。
技术介绍
电子轰击电离源(EI)是一种传统的质谱仪用离子源方法。它利用热电子发射，并通过一定强度的电场加速使其具有一定的能量，然后与被分析物的分子进行碰撞，通过能量交换，使得分子电离成分子离子，有的分子离子会因为获得了较多的能量，而会进一步碎裂成为碎片离子。这些分子离子和碎片离子作为分子的指纹图谱，可以作为判断分子结构的依据，并成为了一种标准方法。这些分子的指纹图谱更是被建立成了标准的EI源标准质谱图数据库，而被广泛的应用，如NIST谱库，willey质谱数据库等。电子轰击电离源作为应用最广泛的一种质谱仪离子源，最常用的结构形式为交叉束结构，如图1所示，通常由电离室、灯丝、电子推斥极、电子接收极、离子推斥极、离子聚焦透镜组，以及磁铁等组成。灯丝通常由发射电流密度大的阴极材料制成，通上足够的电流后灯发热，然后释放出热电子。在电子推斥极和电离室之间所形成的电场作用下，电子获得相应的能量，然后通过电离室上对应的电子孔飞入电离室，电离室内部通常为一均匀电场，因此，电子保持恒定速度继续飞行，然后穿过电离室上相应的电子孔之后，被电子接收极接收。气体分子流以与电子运动的方向相垂直正交的方向通入电离室，并在电离室中心碰撞。电子通过碰撞的方式，将能量传给分子，当电子的能量超过分子的电离能时，分子丢失一个电子，从而带上正电，成为分子离子，而过多的能量会使分子离子进一步碎裂，从而产生碎片离子。产生的分子离子和碎片离子在离子推斥极和离子聚焦透镜组的共同作用下，被推出电离室，然后聚焦后离开离子源。电子轰击电离源是通过电子与分子之间的碰撞，通过能量交换来实现分子电离的。因此，电子与分子的碰撞几率，或者说电子与分子的碰撞截面积的大小，就决定了EI源的电离效率。在无磁场作用下，电子在电场作用下，沿着初速度方向做直线运动，如图2所示。为了提高电子的运动路径，在电子轴线运动上，增加一个磁场方向与电子运动轴平行的磁场，使得电子的运动由直线飞行变成以螺旋线绕轴运动，如图3所示。这就使得电子的飞行路径长度增加，从而使得电子与分子之间的碰撞截面积增加，进而提高电离效率。EI源中，电子能量由电子推斥极和电离室，或阴极和阳极之间的电场决定。电子能量的大小，与电离效率具有高度的相关性，如图5所示。因此，为了获得足够的电离效率，通常电子能量取70eV左右，质谱EI源标准谱库的数据均是采用70eV获得。随着现场快速检测需求的日益扩大，各类质谱仪也纷纷开始进入这一领域。但是，由于EI源电离能过大，生成的离子碎片过多，不同物质之间就不可避免发生碎片离子的重叠，这使得EI源单质谱的应用受到限制。于是，一种方式是采用快速色谱与EI源质谱串联来解决EI源电离碎片重叠的问题，另一种方式就是采用软电离技术，如紫外光电离等离子源技术。但是对于色谱-质谱联用方案来说，色谱分离需要时间，即使采用快速色谱，其分离时间也都是以分钟作为单位进行量化的，这对于追求分析速度的应用场合来说，显然不是一个最佳的方案。紫外光电离离子源技术因为电离能低，因此几乎不产生碎片，对于快速分析来说具有一定的优势，但是，相比于EI源，它的电离效率较低，而且其电离能恒定，无法对电离能高的分子进行电离。因此，其应用也受到一定的限制。
技术实现思路
为克服上述现有问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种电子轰击电离源装置、电离轰击方法及物质分析方法。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种电子轰击电离源装置，包括电离室、第一灯丝、第一电子推斥极、电子接收极、离子推斥极、离子聚焦透镜组和磁铁；在所述第一电子推斥极靠近电离室的内侧、在第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径，其中，第一灯丝在低电离能模式下工作。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进。可选的，所述径向加速电极包括对称位于所述第一灯丝上下或前后的电子径向加速正电极和电子径向加速负电极，所述第一电子推斥极和所述电子径向加速负电极为一体，且呈L型。可选的，所述电子接收极的电压值与所述第一电子推斥极的电压值相同，使得所述电子在所述电子接收极和所述第一电子推斥极之间来回反弹，进而增加电子的实际运动路径。可选的，在所述径向加速电极和所述电离室之间放置电子透镜电极，所述电子透镜电极中间位置开设有电子透过孔，所述电子透过孔的中心位于电子飞行参考轴上。根据本专利技术实施例第二方面提供一种电子轰击电离源装置，包括电离室、第一灯丝、第一电子推斥极、第二电子推斥极、离子推斥极、离子聚焦透镜组和磁铁，在所述第二电子推斥极和所述电离室之间安装第二灯丝，其中，所述第二灯丝和所述第一灯丝分别对称位于所述电离室的两侧；在所述第一电子推斥极靠近电离室的内侧、在第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；当打开第一灯丝时，通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径，其中，第一灯丝在低电离能模式下工作；其中，第一灯丝在低电离能模式下工作，第二灯丝在常规电离能模式下工作。可选的，所述第二电子推斥极的电压值与所述第一电子推斥极的电压值相同，使得所述电子在所述第一电子推斥极和所述第二电子推斥极之间来回反弹，进而增加电子的实际运动路径。可选的，在所述径向加速电极和所述电离室之间放置电子透镜电极，所述电子透镜电极中间位置开设有电子透过孔，所述电子透过孔的中心位于电子飞行参考轴上。根据本专利技术实施例的第三个方面，提供一种电离轰击方法，包括：第一灯丝通电发热后释放出电子，在第一电子推斥极和电离室之间所形成的电场作用下，电子获得相应的能量，所述第一灯丝工作在低电离能模式；电子通过电离室上对应的电子孔飞入电离室，电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线匀速运动，穿过电离室上相应的电子孔之后，被电子接收极接收；其中，电子在电离室运动的过程中，与注入的被测物质的分子碰撞；在径向加速电极之间形成的垂直于磁场方向的电场作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径。根据本专利技术的第四方面，提供一种电离轰击方法，包括：当打开第一灯丝时，第一灯丝通电发热后释放出电子，在第一电子推斥极和电离室之间所形成的电场作用下，电子获得相应的能量；电子通过电离室上对应的电子孔飞入电离室，电子在磁场方向的作用力下螺旋线匀速运动，最终打在电离室上；其中，电子在电离室运动的过程中，与注入的被测物质的分子碰撞；在径向加速电极之间形成的垂直于磁场方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子轰击电离源装置，包括电离室、第一灯丝、第一电子推斥极、电子接收极、离子推斥极、离子聚焦透镜组和磁铁，其特征在于，/n所述第一电子推斥极靠近电离室的内侧、第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；/n通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径，其中，第一灯丝在低电离能模式下工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种电子轰击电离源装置，包括电离室、第一灯丝、第一电子推斥极、电子接收极、离子推斥极、离子聚焦透镜组和磁铁，其特征在于，
所述第一电子推斥极靠近电离室的内侧、第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；
通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径，其中，第一灯丝在低电离能模式下工作。


2.根据权利要求1所述的电子轰击电离源装置，其特征在于，所述径向加速电极包括对称位于所述第一灯丝上下或前后的电子径向加速正电极和电子径向加速负电极，所述第一电子推斥极和所述电子径向加速负电极为一体，且呈L型。


3.根据权利要求1所述的电子轰击电离源装置，其特征在于，所述电子接收极的电压值与所述第一电子推斥极的电压值相同，使得所述电子在所述电子接收极和所述第一电子推斥极之间来回反弹，进而增加电子的实际运动路径。


4.根据权利要求1-3所述的电子轰击电离源装置，其特征在于，在所述径向加速电极和所述电离室之间放置电子透镜电极，所述电子透镜电极中间位置开设有电子透过孔，所述电子透过孔的中心位于电子飞行参考轴上。


5.一种电子轰击电离源装置，包括电离室、第一灯丝、第一电子推斥极、第二电子推斥极、离子推斥极、离子聚焦透镜组和磁铁，其特征在于，在所述第二电子推斥极和所述电离室之间安装第二灯丝，其中，所述第二灯丝和所述第一灯丝分别对称位于所述电离室的两侧；
在所述第一电子推斥极靠近电离室的内侧、在第一灯丝的上下或者前后，放置一对径向加速电极，在径向加速电极之间形成垂直于磁场方向的电场；
当打开第一灯丝时，通电发热后的第一灯丝溢出的电子在磁场方向的作用力下呈螺旋线运动，其中，在垂直于磁场方向的电场的作用下，电子运动的螺旋线的半径增大，进而增加电子的实际运动路径；
其中，第一灯丝在低电离能模式下工作，第二灯丝在常规电离能模式下工作。


6.根据权利要求5所述的电子轰击电离源装置，其特征在于，所述第二电子推斥极的电压值与所述第一电子推斥极的电压值相同，使得所述电子在所述第二电子推斥极和所述第一电子推斥极之间来回反弹，进而增加电子的实际运动路径。


7.根据权利要求5-6所述的电子轰击电离源装置，其特征在于，在所述径向加速电极和所述电离室之间放置电子透镜电极，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泽建，江游，方向，戴新华，
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