质谱仪及其进样机构以及单颗粒物的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种质谱仪及其进样机构以及单颗粒物的检测方法。进样机构包括粒子束形成装置以及粒子束阻挡装置。粒子束形成装置具有粒子束形成通道以及分别设于粒子束形成通道的两端的进样口和粒子束出口。粒子束阻挡装置包括挡板以及用于驱动挡板运动的驱动机构；挡板具有用于供粒子束穿过的第一通道。当挡板运动至第一通道与粒子束出口相对应时，粒子束穿过第一通道；当挡板运动至第一通道与粒子束出口错开时，粒子束由挡板阻挡。质谱仪包括该进样机构、粒子加速电极以及检测机构，使用该质谱仪能够准确检测超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成。

【技术实现步骤摘要】
质谱仪及其进样机构以及单颗粒物的检测方法
本专利技术涉及粒子检测领域，具体涉及一种质谱仪及其进样机构以及单颗粒物的检测方法。
技术介绍
空气中的细小颗粒物，尤其是超细颗粒物(空气动力学粒径小于或等于100nm的颗粒物)对人类健康以及全球辐射平衡等环境过程的不利影响日益显著。为了解决这类问题，需要对空气中超细颗粒物的理化性质有一定的了解，比如超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成等。在了解了单颗粒物的理化性质后，可以针对性地对颗粒物进行处理。目前常用的检测手段难以准确获得超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够准确获得超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成的质谱仪及其进样机构，以及单颗粒物的检测方法。一种质谱仪的进样机构，其特征在于，包括粒子束形成装置以及粒子束阻挡装置；所述粒子束形成装置具有粒子束形成通道以及分别设于所述粒子束形成通道两端的进样口和粒子束出口；所述进样口用于加入待检测的颗粒物，所述粒子束形成通道用于将所述待检测的颗粒物聚集成为粒子束并从所述粒子束出口射出至所述粒子束阻挡装置；所述粒子束阻挡装置包括挡板以及驱动所述挡板运动的驱动机构；所述挡板具有用于供所述粒子束穿过的第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口相对应时，所述粒子束穿过所述第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口错开时，所述粒子束由所述挡板阻挡。在其中一个实施例中，所述粒子束形成装置还具有设于所述进样口与所述粒子束形成通道之间的临界孔和缓冲腔；所述待检测的颗粒物按顺序依次通过所述进样口、所述临界孔、所述缓冲腔、所述粒子束形成通道。在其中一个实施例中，所述驱动机构驱动所述挡板作旋转运动。在其中一个实施例中，所述质谱仪的进样机构还包括真空室；所述粒子束出口、所述挡板均设于所述真空室内。在其中一个实施例中，所述真空室内设有隔板；所述隔板将所述真空室分为第一真空室和第二真空室；所述粒子束出口设于所述第一真空室内，所述挡板设于所述第二真空室内；所述隔板上设有第二通道，所述第二通道与所述粒子束出口相对应，从所述粒子束出口射出的所述粒子束穿过所述第二通道运动至所述粒子束阻挡装置。在其中一个实施例中，从所述粒子束出口至所述第一通道，所述第二通道的内径逐渐增大。一种质谱仪，包括粒子加速电极、检测机构以及上述任一实施例中所述的进样机构；所述粒子加速电极与所述进样机构对应设置，所述粒子加速电极用于加速穿过所述第一通道之后的粒子束；所述检测机构与所述粒子加速电极对应设置，所述检测机构用于检测经过所述粒子加速电极加速之后的粒子束。在其中一个实施例中，所述检测机构包括电离激光器、阳离子反射电极、阴离子反射电极、阳离子探测器以及阴离子探测器；所述电离激光器与所述粒子加速电极对应设置，用于对进入所述粒子加速电极的粒子束进行电离；所述阳离子反射电极、所述阴离子反射电极分别与所述粒子加速电极对应设置，电离之后形成的阳离子朝向所述阳离子反射电极运动，电离之后形成的阴离子朝向所述阴离子反射电极运动；所述阳离子探测器与所述阳离子反射电极对应设置，所述阴离子探测器与所述阴离子反射电极对应设置。在其中一个实施例中，所述质谱仪还包括分析装置；所述分析装置分别与所述粒子束阻挡装置、所述电离激光器、所述阳离子探测器、所述阴离子探测器电连接。一种单颗粒物的检测方法，采用上述任一实施例中所述的质谱仪，所述检测方法包括如下步骤：待检测的颗粒物从所述进样口加入，然后经过所述粒子束形成通道之后形成粒子束，所述粒子束穿过所述第一通道之后由所述粒子加速电极加速，加速之后的粒子束进入所述检测机构进行检测；根据所述粒子束从所述第一通道运动至所述粒子加速电极的时间确定所述待检测的颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径；根据所述检测机构获取的质谱图确定所述待检测的颗粒物中单颗粒物的化学组成。上述质谱仪的进样机构，包括粒子束形成装置和粒子束阻挡装置。待检测的颗粒物在粒子束形成装置中形成粒子束，然后粒子束朝向粒子束阻挡装置运动。粒子束阻挡装置包括挡板以及驱动挡板运动的驱动机构，挡板具有用于供粒子束穿过的第一通道。当挡板运动至第一通道与粒子束出口相对应时，粒子束能够穿过所述第一通道；当挡板运动至第一通道与粒子束出口错开时，粒子束由挡板阻挡。第一通道相对于挡板较小，粒子束能够通过第一通道的时间段较短，使得在检测过程中每次通过第一通道的颗粒物数量较少。并且通过调整挡板的运动周期可以使得每次通过第一通道的颗粒物之间不存在相互影响，使得在检测过程能够准确获取超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成。上述质谱仪包括粒子加速电极、检测机构以及上述进样机构。待检测的颗粒物通过上述进样机构之后形成粒子束，并且粒子束穿过第一通道之后朝向粒子加速电极运动，然后粒子束经过粒子加速电极之后进入检测机构。在检测过程中，颗粒物之间不存在相互影响，能够准确获取超细颗粒物中单颗粒物的空气动力学粒径和化学组成。上述单颗粒物的检测方法，采用上述质谱仪，根据粒子束从第一通道运动至粒子加速电极的时间，结合质谱条件下颗粒物的运动时间与粒径的关系，能够确定粒子束中单颗粒物的空气动力学粒径。同时，采用上述质谱仪，检测机构能够获取粒子束中单颗粒物的质谱图，进而通过该质谱图确定单颗粒物的化学组成。附图说明图1为本专利技术一实施例中质谱仪的结构示意图。图2为图1对应的质谱图的粒子束阻挡装置的俯视图。图3为本专利技术一实施例中单颗粒物的空气动力学粒径与飞行时间的关系图。图中标记说明：10：粒子束形成装置；11：进样口；12：临界孔；13：缓冲腔；14：真空规；15：粒子束形成通道；16：粒子束出口；20：粒子束阻挡装置；21：挡板；22：第一通道；30：真空室；31：隔板；32：第一真空室；33：第二真空室；34：第三真空室；35：第二通道；40：质谱仪；41：粒子加速电极；42：电离激光器；43：阳离子反射电极；44：阴离子反射电极；45：阳离子探测器；46：阴离子探测器；47：分析装置。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质谱仪的进样机构，其特征在于，包括粒子束形成装置以及粒子束阻挡装置；/n所述粒子束形成装置具有粒子束形成通道以及分别设于所述粒子束形成通道两端的进样口和粒子束出口；所述进样口用于加入待检测的颗粒物，所述粒子束形成通道用于将所述待检测的颗粒物聚集成为粒子束并从所述粒子束出口射出至所述粒子束阻挡装置；/n所述粒子束阻挡装置包括挡板以及驱动所述挡板运动的驱动机构；所述挡板具有用于供所述粒子束穿过的第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口相对应时，所述粒子束穿过所述第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口错开时，所述粒子束由所述挡板阻挡。/n

【技术特征摘要】
1.一种质谱仪的进样机构，其特征在于，包括粒子束形成装置以及粒子束阻挡装置；
所述粒子束形成装置具有粒子束形成通道以及分别设于所述粒子束形成通道两端的进样口和粒子束出口；所述进样口用于加入待检测的颗粒物，所述粒子束形成通道用于将所述待检测的颗粒物聚集成为粒子束并从所述粒子束出口射出至所述粒子束阻挡装置；
所述粒子束阻挡装置包括挡板以及驱动所述挡板运动的驱动机构；所述挡板具有用于供所述粒子束穿过的第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口相对应时，所述粒子束穿过所述第一通道；当所述挡板运动至所述第一通道与所述粒子束出口错开时，所述粒子束由所述挡板阻挡。


2.如权利要求1所述的质谱仪的进样机构，其特征在于：所述粒子束形成装置还具有设于所述进样口与所述粒子束形成通道之间的临界孔和缓冲腔；所述待检测的颗粒物按顺序依次通过所述进样口、所述临界孔、所述缓冲腔、所述粒子束形成通道。


3.如权利要求1所述的质谱仪的进样机构，其特征在于：所述驱动机构驱动所述挡板作旋转运动。


4.如权利要求1～3中任一项所述的质谱仪的进样机构，其特征在于：还包括真空室；所述粒子束出口、所述挡板均设于所述真空室内。


5.如权利要求4所述的质谱仪的进样机构，其特征在于：所述真空室内设有隔板；所述隔板将所述真空室分为第一真空室和第二真空室；所述粒子束出口设于所述第一真空室内，所述挡板设于所述第二真空室内；
所述隔板上设有第二通道，所述第二通道与所述粒子束出口相对应，从所述粒子束出口射出的所述粒子束穿过所述第二通道运动至所述粒子束阻挡装置。


6.如权利要求5所述的质谱仪的进样机构，其特征在于：从所述粒子束出口至所述第一通道，所述第二通道的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓泽铭，张业荣，吕金诺，蔡伟光，杜绪兵，陈颖，
申请(专利权)人：广州禾信仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44