本实用新型专利技术公开了一种基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，属于化学战剂检测领域。该装置包括进样系统、真空紫外灯光源系统和电离系统，灯管通过透镜和激发态质子转移反应管相连，混合器和激发态质子转移反应管通过混合气体进样管连接，激发态质子转移反应管尾部与质谱检测装置相连，样品气体进样管、二氯甲烷蒸气进样管和混合气体进样管均匀分布在混合器外围与混合器相连，进样管上均设有气体流量控制阀，射频电源提供射频能量将进入灯管中的受激气体激发产生真空紫外光。本实用新型专利技术可以实现对化学战剂及其水解产物的高效离子化，结合质谱检测装置可对化学战剂及其水解产物进行实时高灵敏检测，对维护社会安全具有重要意义。安全具有重要意义。安全具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源
[0001]本专利技术涉及一种基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，属于化学战剂检测领域。
技术介绍
[0002]化学战剂（Chemical Warfare Agents, CWAs）是一种大规模杀伤性武器，常用的化学战剂主要有两大类：神经性毒剂和糜烂性毒剂。神经性毒剂也称有机磷毒剂，对机体的作用主要是抑制胆碱酯酶或者作用于胆碱能受体，使乙酰胆碱堆积，从而引起神经功能紊乱，是毒性最大的一类CWAs，在人体中毒后可迅速引起一系列神经系统症状而致快速死亡，代表物质有塔崩（GA）、沙林（GB）、梭曼（GD）和VX。糜烂性毒剂又称起疱剂，能引起皮肤、眼、呼吸道等局部损伤，吸收后全身出现不同程度的反应，如芥子气（HD）、路易氏气（Lewisite）等。化学战剂制作成本低、生产简单、使用方便，毒性极强，相对其他常规武器而言，化学战剂具有致命的杀伤力，在短时间内就可以导致大量人员中毒死亡或失去行动力，并会破坏生态环境，对社会安全构成了极大的威胁。尽管目前大多数国家缔结了禁止化学武器公约，但化学试剂的研究、生产和使用一直没有被真正禁止，潜在的化学战剂仍然威胁着人类和平。针对化学战剂的高毒性和快速致命的特点，在应对和处理涉及化学战剂的突发公共安全事件中，实现实时快速、准确可靠、高灵敏的化学战剂现场检测尤为重要。
[0003]大多数的化学战剂在有水的情况下会水解形成更稳定的化学产物，这些水解产物与化学战剂相比挥发性小、极性大。在对化学战剂的检测过程中要不仅涉及到对化学战剂的检测，还包括对其降解产物的检测分析。目前对化学战剂的检测有多种，包括色谱法、色谱质谱联用法、毛细管电泳法、分光光度法和红外光谱法等。对于气相化学战剂，通常选用气相色谱法作为分离分析方法，用装满选择性吸附剂的试管进行收集和浓缩后再进行热脱附，可以使气相色谱对高挥发性组分和低挥发性组分有效分开，一般来说，高分辨气相色谱对复杂混合物的分离和检测需要30分钟左右。对于极性大、热不稳定及难挥发性的物质来说，液相色谱法更为适合，但因为在液体中的低扩散率，使该方法不能实现对目标物的快速检测。气相色谱质谱联用法是唯一被批准应用于化学战剂核查的方法，其中化学电离质谱主要提供化合物的分子量信息，电子电离质谱提供化合物的结构信息，而色谱保留数据可以用于区分异构体成分，但对于ppb到ppt低浓度范围内的化学物质需要先富集预处理，很难在十几分钟内完成测量。毛细管电泳法是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。分光光度法，是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。红外光谱法又称红外分光光度分析法，是根据不同物质会有选择性的吸收红外光区的电磁辐射来进行结构分析，并且可以对各种吸收红外光的化合物定量和定性分析的一种方法。毛细管电泳法、分光光度法和红外光谱法在测量之前都需要对样品进行处理，不能满足实时快速检测的需求。
[0004]质谱法是一种传统的物质化学组分分析方法，它利用离子的质荷比和碎片谱图来
提供物质的分子结构信息，配备合适的离子源，质谱装置几乎可以探测任何气相物质。现在基本的电离方法有电子电离（EI）、单光子电离（SPI）、Penning电离和化学电离（CI），激发态二氯甲烷诱导的质子转移反应是近几年最新研发出的可用作电离源的电离技术，该技术通过真空紫外光激发二氯甲烷，在一定气压条件下，激发态的二氯甲烷进一步诱发介质中的水分子与待测有机物发生高效的激发态质子转移反应，从而使有机化合物荷电。对含氧、含氮、含硫、含磷的有机化合物有超高灵敏（<10 ‑
12 V/V）的响应。
技术实现思路
[0005]本技术提供了一种基于激发态质子转移电离技术的化学战剂及其水解产物离子源，结合质谱检测仪器，该装置能够实现对环境中的痕量化学战剂及其水解产物的实时高效检测。
[0006]本技术专利采用的技术方案是：一种基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，包括进样系统、真空紫外灯光源系统和电离系统，进样系统包括样品气体流量控制阀、二氯甲烷蒸气流量控制阀、样品气体/二氯甲烷蒸气混合器、混合气体流量控制阀、样品气体进样管、二氯甲烷蒸气进样管和混合气体进样管，真空紫外灯光源系统包括射频发生器、真空紫外灯受激气体、灯管和氟化镁或氟化锂透镜，电离系统包括激发态质子转移反应管；灯管通过氟化镁或氟化锂透镜和激发态质子转移反应管相连，激发态质子转移反应管尾部与质谱检测装置相连，混合器和激发态质子转移反应管通过混合气体进样管连接。
[0007]上述基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，样品气体进样管经过样品气体流量控制阀与样品气体/二氯甲烷蒸气混合器进行连接，二氯甲烷蒸气进样管经过二氯甲烷蒸气流量控制阀与样品气体/二氯甲烷蒸气混合器进行连接，样品气体进样管、二氯甲烷蒸气进样管和混合气体进样管均匀地分布于样品气体/二氯甲烷蒸气混合器的外围，混合气体流量控制阀置于混合气体进样管上用于调节进入激发态质子转移反应管的气体流量。
[0008]上述基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，受激气体进入灯管中，射频发生器提供射频能量将灯管内的受激气体激发产生真空紫外光，紫外光通过透镜照入激发态质子转移反应管，真空紫外灯受激气体为可激发气体氪气/氦气混合气、氙气/氦气混合气或氩气/氦气混合气。
[0009]上述基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，含痕量化学战剂及其水解产物的样品气体和二氯甲烷蒸气分别通过各自的流量控制阀和进样管进入样品气体/二氯甲烷蒸气混合器，两者在混合器中混合均匀后通过混合气体流量控制阀和混合气体进样管进入激发态质子转移反应管，经真空紫外光照射后发生激发态质子转移反应，生成化学战剂及其水解产物离子，生成的离子由质谱检测装置进行检测。
[0010]上述基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，灯管、氟化镁或氟化锂透镜和激发态质子转移反应管的中心轴线位于同一条直线。
[0011]上述基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，所使用的质子化剂是二氯甲烷，浓度百分比在0.01%至10%。
[0012]本专利技术的有益效益是，可对环境中的痕量化学战剂及其水解产物进行实时高效离
子化，结合质谱仪器，可以对痕量化学战剂及其水解产物进行高灵敏在线检测，对维护社会安全具有重要意义。
附图说明
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0014]图1为本技术专利一种基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源的示意图，分别为1. 样品气体流量控制阀，2. 二氯甲烷蒸气流量控制阀，3. 样品气体/二氯甲烷蒸气混合器，4. 混合气体流量控制阀，5. 射频发生器，6. 真空紫外灯受激气体，7. 灯管，8. 氟化镁或氟化锂透镜，9. 激发态质子转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，包括进样系统、真空紫外灯光源系统和电离系统，其特征在于：进样系统包括样品气体流量控制阀（1）、二氯甲烷蒸气流量控制阀（2）、样品气体/二氯甲烷蒸气混合器（3）、混合气体流量控制阀（4）、样品气体进样管（11）、二氯甲烷蒸气进样管（12）和混合气体进样管（13），真空紫外灯光源系统包括射频发生器（5）、真空紫外灯受激气体（6）、灯管（7）和氟化镁或氟化锂透镜（8），电离系统包括激发态质子转移反应管（9）；灯管（7）通过氟化镁或氟化锂透镜（8）和激发态质子转移反应管（9）相连，激发态质子转移反应管（9）尾部与质谱检测装置（10）相连，样品气体/二氯甲烷蒸气混合器（3）和激发态质子转移反应管（9）通过混合气体进样管（13）连接。2.根据权利要求1所述的基于激发态质子转移技术的化学战剂及其水解产物离子源，其特征在于：样品气体进样管（11）经过样品气体流量控制阀（1）与样品气体/二氯甲烷蒸气混合器（3）进行连接，二氯甲烷蒸气进样管（12）经过二氯甲烷蒸气流量控制阀（2）与样品气体/二氯...
【专利技术属性】
技术研发人员：束继年，黄靖云，杨波，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：新型
国别省市：
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