一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置，包括等离子体发生装置、质谱进样口和用于引入离子化或未离子化的样品的样品引入装置，等离子体发生装置位于质谱进样口的前方，样品引入装置的出口端或负载样品端位于等离子体发生装置的附近。本实用新型专利技术提供的装置，可以同时得到电荷、自由基以及等离子体化学诱导的碎片离子，所得质谱图碎片离子种类繁多，信息丰富，能全面地反映样品中化合物的结构信息，可实现化合物的定性分析；此外，所述装置无需真空环境，在常压条件下就能使用，结构简单，操作简便，成本低廉，易于实现，可以方便地与常见的大气压离子化技术和质谱仪联用，可有效弥补大气压离子化技术用于定性分析的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置
本技术涉及一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置，属于质谱分析

技术介绍
质谱(MS)是一种能分析复杂混合物，提供有关分子量信息、元素组成和被分析物化学结构的重要分析工具，具有高度的专属性和灵敏度。质谱分析的基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，然后在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。因此，离子化技术对质谱分析结果具有重要影响。近年来，随着化合物解吸与离子化技术和质量分析器的不断创新与改进，质谱成为发展最迅速的分析技术之一，目前质谱技术在化学与化工、生物学与生命科学、医学、药学、材料科学、环境保护等领域的应用越来越广泛。大气压离子化技术(API)是一类软离子化方式，主要包括电喷雾离子化(ESI)、离子喷雾离子化(ISI)和大气压化学离子化(APCI)三种模式。以ESI为代表的大气压离子化技术产生以来，质谱技术与许多分离技术的联用日渐成熟，在许多领域发挥出越来越重要的作用。此类联用成功的经典范例即为液质联用(LC-MS)。与气质联用(GC-MS)相比，LC-MS使用ESI等API技术，不仅大大降低质谱与色谱联用的硬件和技术要求，更适用于热不稳定、不易挥发、不易衍生化以及分子量较大的化合物分析。由此，高灵敏度、高选择性的质谱与分离能力卓越的液相色谱联用能有效解决复杂样品的分析问题，甚至是浓度极低和基质复杂的生物样品。故LC-MS在环境监测、药物研发、法医鉴定等领域得到广泛应用，成为目前最有效的一种分析技术手段，同时也极大地推动了蛋白质组学，代谢组学等前沿学科的发展，在蛋白鉴定、生物标志物发现、体内代谢通路阐明等方面做出了杰出贡献。在LC-MS中使用的ESI等经典大气压离子化技术之后，各种新型的API技术层出不穷，极大地丰富着质谱离子化技术的种类。这些新型的API通常在常压环境下即可实现对样品的直接分析，无需或仅需很少的样品前处理，开发、改造、与分离技术联用都极具便利性，是质谱领域的研究热点。众多的国内外质谱学家皆在此领域做出了大量贡献。仅国内而言，就已经发展出以萃取电喷雾技术(EESI)、探针电喷雾离子化技术(PESI)、空气动力辅助离子化技术(AF-AI)、介质阻挡放电离子化技术(DBDI)、低温等离子体技术(LTP)、碳纤维离子化技术(CFI)等为典型代表的多种API技术。这些技术已经在爆炸物检测，生物样本，有机反应监测等领域展现出了良好的应用前景。虽然在与分离技术联用的便利性上，大气压离子化技术显示出了极大的优势，并凭借这种优势解决了诸多分析问题，但是与需高真空环境的经典离子源(如EI)相比，大气压离子化技术用于质谱定性分析存在明显缺陷。这种缺陷主要是因为大气压电离源的离子化机理通常属于软电离过程，而化合物经软电离过程得到的多为偶电子离子，很难得到奇电子离子；同时常压离子化过程能量有限，得到化合物的碎片很少，不能较为全面地反映出目标化合物的结构信息，也就无法形成基于大气压离子化技术的化合物谱图数据库。正是由于LC-MS使用ESI、APCI等软电离技术，导致其受电离方式和流动相差异等影响，与GC-MS相比存在一个极大的缺陷，即重现性低，没有标准谱库。目前已经有多种成熟系统的质谱解离技术应用在了串联质谱中，帮助形成碎片离子实现对分析对象更为准确的定性分析。比较常见的有以下几种：1)应用最为广泛的碰撞诱导解离(CID)：该技术可以应用于离子阱质谱、三重四极杆质谱、四极杆飞行时间质谱和傅里叶变换等多种质谱仪等中，CID利用母离子与碰撞池中的化学惰性碰撞气体(如Ar、He、N2、CO2等)反复碰撞，致使分子积聚能量，当能量积聚达到碎裂阈值时，母离子中的部分化学键即发生断裂，产生子离子，但是CID的本质是一种化学解离，能量有限，当用于和通常只能产生偶电子离子的API联用时，对于被选择的偶电子母离子，通常只能发生由电荷诱导的解离过程，得到偶电子离子碎片，难以得到奇电子离子碎片，所得串联质谱图反映出的化合物结构信息仍然有限；2)源内碰撞诱导解离(In-sourceCID)技术：这种技术利用离子源内较高的锥口电压使样品分子获得的动能增加，在离子加速区域中，真空度相对较低(通常为10-1Pa)，离子与中性分子碰撞，产生碎片离子，从而实现样品分子的源内解离，同时获得样品的分子量信息和结构信息，但是，源内CID也主要以中性丢失解离方式为主，同样不能获得足够丰富的碎片信息；3)高能诱导裂解(HCD)：HCD裂解是通过离子阱进行离子的捕获和选择后，在特定的HCD裂解池中进行高能裂解，与CID相比，HCD提供了稳定的高能裂解方式，并可改善CID中存在的低质量碎片丢失现象，碎片数量有所增多，但HCD需要在高真空仪器环境中工作，对设备要求高，故应用上有一定的局限；4)电子捕获解离(ECD)：电子枪需要在高真空仪器环境中工作，与HCD一样存在应用局限。综上可见，现有质谱串级解离技术或无法与API进行方便联用，或联用之后无法获得包含足够碎片信息的解离谱图。因此，API用于定性分析的缺陷并没有得到根本性的解决和弥补。等离子体是物质除固、液、气三种状态之外的第四态，自19世纪被发现以来，已经在人们的日常生活生产中得到广泛应用，其基本原理的应用与性质的深入研究一直是科研领域的热点。质谱领域，目前等离子体主要是被应用到敞开式离子化技术中，例如，基于等离子体解吸附原理的介质阻挡放电离子化技术(DBDI)、低温等离子体技术(LTP)、微波等离子体炬解离技术(MPT)等敞开式离子化技术。这些基于等离子体原理的离子化技术，研究方向主要是在于提高化合物的离子化效率，即尽可能的得到只有分子离子峰的质谱分析谱图，而等离子体引起的化合物的解离现象则是研究工作者努力规避的问题，目前研究者一般认为化合物的解离会很大程度上使质谱图复杂化，对质谱分析是一个不利的因素。这就导致，目前的基于等离子体的质谱分析，仅能被用来获得被测化合物的分子量和分子式信息，对于分析对象的结构信息，质谱所能提供的信息显得相对缺乏，在定性分析方面有所不足。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的是提供一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置。为解决上述问题，本技术采用如下技术方案：一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置，包括等离子体发生装置、质谱进样口和用于引入离子化或未离子化的样品的样品引入装置，所述等离子体发生装置位于质谱进样口的前方，所述样品引入装置的出口端或负载样品端位于等离子体发生装置的附近。一种实施方案，所述等离子体发生装置为电弧放电装置或火焰发生装置。一种优选方案，所述电弧放电装置包括电压输入模块和两个电压输出端，电压输入模块和电压输出端之间连接有导线，其中，电压输入模块的输入电压为15～25kV，两个电压输出端的距离为7～10mm。一种优选方案，火焰发生装置产生的火焰的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置，其特征在于：包括等离子体发生装置、质谱进样口和用于引入离子化或未离子化的样品的样品引入装置，所述等离子体发生装置位于质谱进样口的前方，所述样品引入装置的出口端或负载样品端位于等离子体发生装置的附近。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体原理的质谱源内解离装置，其特征在于：包括等离子体发生装置、质谱进样口和用于引入离子化或未离子化的样品的样品引入装置，所述等离子体发生装置位于质谱进样口的前方，所述样品引入装置的出口端或负载样品端位于等离子体发生装置的附近。


2.根据权利要求1所述的基于等离子体原理的质谱源内解离装置，其特征在于：所述等离子体发生装置为电弧放电装置或火焰发生装置。


3.根据权利要求2所述的基于等离子体原理的质谱源内解离装置，其特征在于：所述电弧放电装置包括电压输入模块和两个电压输出端，电压输入模块和电压输出端之间连接有导线。


4.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭寅龙，朱苏珍，章博，王政永，程颉，张立，张菁，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31