一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，包括电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极和直流电源；所述的屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面被导电网封闭，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极右侧敞开口径从大逐渐缩小，形成漏斗状；所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔；本实用新型专利技术的离子聚焦方法是通过在一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器内形成逐步软聚焦引导电场，产物离子可被高效聚焦引导并保持低电场软电离效果，具有很高的离子透过效率和软电离效果，不需要额外射频电源，在体积、功率、重量、成本等方面更有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器
本技术属于分析检测领域，具体涉及一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器。
技术介绍
由于挥发性有机物(Volatileorganiccompounds,VOCs)标准检测方法仍然是速度较慢的色谱类技术或者嗅辨师嗅探，因为时效性差、主观性等问题，环境保护部门急需高效、客观、灵敏、可现场排查的VOCs污染源监测技术和方法甚至仪器。质子转移反应质谱(Protontransferreactionmassspectrometry,PTR-MS)技术因响应快、探测下限低、自定量测量和软电离等特色，特别适合低浓度气体的快速高灵敏检测。因此，专利技术人团队研发了基于PTR-MS原理的大气VOCs车载走航监测质谱仪(Mobileprotontransferreactionmassspectrometry,M-PTR-MS)，该质谱仪功率小、体积小、重量轻，可以方便地安装在环境监测车上“边走边测”，开展城市VOCs污染源的快速排查，已被全国多个省市环保部门和环保企业采用。但前期根据车载走航需要，M-PTR-MS优先考虑了体积和功率，而小型化、低功率设计的M-PTR-MS灵敏度有限，适合ppbv级VOCs的秒级走航监测，对人鼻敏感的pptv级VOCs监测则需要十秒以上。因此，进一步提高走航质谱M-PTR-MS灵敏度，可提高走航速度，能在更短时间内获取城市区域pptv级低浓度VOCs分布特征。经典的PTR-MS离子化器是施加直流电压获得均匀电场引导离子的，但是均匀电场条件下离子碰撞扩散导致离子无法通过真空差分的小孔，限制了PTR-MS灵敏度的提升。近年来，研究者一直在尝试发展PTR-MS离子化器的离子聚焦技术方法，已取得了一定的效果，但诸如离子漏斗、四极杆引导等技术因增加射频电源、增加仪器体积、功率和成本等，不适合用于小型化、低功率设计的M-PTR-MS中。
技术实现思路
本技术的技术解决问题：针对M-PTR-MS灵敏度有限，提供一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器。这种离子化器由内径逐渐缩小的屏蔽网电极单元组成，蔽网电极单元中心开孔左侧是屏蔽网，右侧敞口，多片屏蔽网敞口向右逐渐缩小，呈漏斗状，离子可在这种离子化器的静电场作用下，向离子出口电极的中心小孔软聚焦并引出。在减少离子损失的同时避免了碎片离子产生，从而实现质谱检测器对有机物的高灵敏检测。本技术技术解决方案为：一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，包括电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极和直流电源；所述的电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极从左向右同轴心装配；所述的直流电源的两极分别连接到入口电极和离子出口电极两端；所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间依次用电阻相连；所述的屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面设置有导电网，用来屏蔽隔离导电网前后的电场，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极的右侧敞口孔径从大逐渐缩小，组合形成漏斗状的开口；所述入口电极中心设有第一孔，所述离子出口电极中心设有离子引出的第二孔；所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔，或通过整体放入另一密封腔体内形成离子化器腔。进一步的，所述的直流电源的两极分别连接到入口电极和出口电极两端，具体为：用于正离子时，所述的直流电源正极与入口电极相连，负极和离子出口电极相连；或者，用于负离子时，所述的直流电源负极与入口电极相连，正极和离子出口电极相连。进一步的，所述的屏蔽网电极中心的开孔为圆柱形孔、锥柱形孔、球形孔或方形孔。进一步的，所述的离子出口电极中心的离子引出第二孔直径为0.1mm～5mm。进一步的，所述的入口电极中心第一孔直径为0.1mm～25mm。进一步的，所述的电离源为是放电离子源、光电离源、电子轰击电离源或电喷雾离子源。进一步的，所述的离子化器腔内气压为10Pa～1000Pa。本技术与现有技术相比的区别和优点在于：(1)常规质子转移反应质谱中，离子化器中是均匀电场引导离子，而离子碰撞扩散会导致离子无法通过真空差分的小孔，限制了PTR-MS灵敏度的提升。现有技术中离子化器仪器体积较大、功率和成本都很高，且需要复杂的电极结构和额外配备的射频电源，让技术方法实现较为复杂、成本高，增加射频电源不仅增加了耗电功率，体积重量也会增加，不适用于小型化、低功率设计的M-PTR-MS。本技术采用屏蔽网电极的软聚焦离子化器，实现离子的高效软聚焦，提高检测灵敏度，实现类似质子转移反应质谱的化学电离质谱和光电离质谱的高灵敏检测。本技术主要包括电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极和直流电源。屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面被导电网封闭，右侧敞开，多片屏蔽网电极右侧敞开口径从大逐渐缩小，形成漏斗状。入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间依次用电阻相连。这种屏蔽网电极的软聚焦离子化器的连接方式与现有技术不同。(2)本技术的创新之处在于：通过一种新型屏蔽网电极单元组合成离子聚焦部件，这种新型屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面被导电网封闭，右侧敞开，多片屏蔽网电极右侧敞开口径从大逐渐缩小，形成漏斗状。入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间依次用电阻相连。在常规直流电源静电场条件下，形成多级聚焦电场，实现逐步软聚焦，避免离子碰壁损失，将更多的离子引出离子出口电极。相比现有的常规直流电压离子化器而言，本技术具有更高的离子透过效率和相同的软电离效果；相比离子漏斗和四极杆引导技术的离子化器而言，本技术不需要射频电源，在体积、功率、重量、成本等方面更有优势。本技术最大的优点在于聚焦效果好、不破坏软电离、成本低、不增加仪器体积、功率和重量，可应用于车载走航监测质谱仪M-PTR-MS中，提高灵敏度和走航效率。附图说明图1为本技术的一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器示意图；图2为本技术的一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器初步试验比对结果。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术实施例的一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，包括电离源1、入口电极2、多片圆环电极3、多片屏蔽网电极4、离子出口电极5和直流电源6；所述的电离源1、入口电极2、多片圆环电极3、多片屏蔽网电极4、离子出口电极5从左本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，其特征在于：包括电离源(1)、入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)和直流电源(6)；所述的电离源(1)、入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)从左向右同轴心装配；/n所述的直流电源(6)的两极分别连接到入口电极(2)和离子出口电极(5)两端；/n所述的入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)之间依次用电阻相连；/n所述的屏蔽网电极(4)中心有开孔，开孔左侧面设置有导电网，用来屏蔽隔离导电网前后的电场，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极(4)的右侧敞口孔径从大逐渐缩小，组合形成漏斗状的开口；/n所述入口电极(2)中心设有第一孔，所述离子出口电极(5)中心设有离子引出的第二孔；所述的入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔(7)，或通过整体放入另一密封腔体内形成离子化器腔(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，其特征在于：包括电离源(1)、入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)和直流电源(6)；所述的电离源(1)、入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)从左向右同轴心装配；
所述的直流电源(6)的两极分别连接到入口电极(2)和离子出口电极(5)两端；
所述的入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)之间依次用电阻相连；
所述的屏蔽网电极(4)中心有开孔，开孔左侧面设置有导电网，用来屏蔽隔离导电网前后的电场，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极(4)的右侧敞口孔径从大逐渐缩小，组合形成漏斗状的开口；
所述入口电极(2)中心设有第一孔，所述离子出口电极(5)中心设有离子引出的第二孔；所述的入口电极(2)、多片圆环电极(3)、多片屏蔽网电极(4)、离子出口电极(5)之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔(7)，或通过整体放入另一密封腔体内形成离子化器腔(7)。


2.根据权利要求1所述的一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，其特征在于：所述的直流电源(6)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈成银，邹雪，李爱悦，王鸿梅，黄超群，储焰南，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽;34