一种表面解吸常压化学电离源制造技术

公开了一种质谱仪表面解吸常压化学电离源，主要由一毛细管和置于其中的一放电针组成试剂离子发生系统，由毛细管导入的试剂在毛细管一端喷出时由于放电极电晕放电使试剂离子化而产生试剂离子，试剂离子碰撞样品盘中的样品而发生样品离子化，并被引入质谱仪入口毛细管中用于检测。本实用新型专利技术电离源配有活动接口，可与常见的质谱仪如ＬＣＱ、ＬＴＱ、ＴＳＱ等联接，使其能升级、强大，以表面解吸常压化学电离质谱技术实现样品在无需样品预处理的条件下对复杂基体样品的快速、灵敏测定，并可用于工业或环境过程中的原位、实时、在线、非破坏性分析。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及分析化学领域，特别涉及质谱仪的离子源，具体涉及一种表面 解吸常压化学电离源的构成，以及该电离源中的特有的试剂离子发生系统。
技术介绍
质谱学是广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定 化合物的专门科学和技术。质谱仪是质谱学研究与应用的基础。质谱仪一般包括样 品引入系统、离子源、离子光学系统、质量分析器、检测器、数据采集与控制系统、 真空系统等。国际著名质谱大师如R. Gmham Cooks教授等普遍认为无论是对有机质 谱还是无机质谱，质谱仪器的心脏是离子源。因此，人们围绕电离源做出了多种设 计，如电子轰击电离源(EI)、化学电离源(CI)、场解吸电离源(FD)、快原子 轰击电离源(FAB)、电喷雾电离源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)、基体辅 助激光解吸电离源(MALDI)等。其中，美国科学家JohnB. Fenn等正因为在发 展电喷雾电离(ESI)这一软电离源方面做出了重大贡献而获得了2002年诺贝尔化 学奖。因此，新离子源的开发对现代科学、国计民生均具有重要意义。目前己披露的用于有机质谱分析的各种电离源主要有EI、 ESI、 APCI、 MALDI、 PI等。在这些常见电离源如APCI中，待测物质必须转化成为不含基体的溶液后才能 够被引入APCI进行电离。分析时，样品溶液从套有雾化气套管的毛细管引入，然后 从毛细管末端喷出并被氮气流雾化，形成的细小液滴在加热蒸发器中被汽化，形成 气态的中性分子。加热管末端有电晕放电针(参见图9)，电晕放电把溶剂分子离子化 产生大量的试剂离子。试剂离子与气态中性样品分子碰撞，发生化学电离。由于试 剂离子密度比样品分子密度大很多，常压下碰撞频率很高，而样品分子在电离区域 停留的时间又较长(1-10 )xs),样品分子基本被完全电离，大大提高了电离效率， 从而提高了灵敏度。APCI是一种软电离源，形成的是单电荷准分子离子，如[M+H]+、 [M+Na〗+、 [M+K]+和[M+NH4]+等(这与加入试剂溶液中的添加剂或缓冲剂有关)，不同添加剂 或缓冲剂可与不同的物质形成特定离子。所以，除了具有比ESI更高的灵敏度外，APCI还具有很好的选择性。但是，APCI汽化室的温度一般为45(TC左右，不利于分 析热稳定性差的样品。另一方面，这些电离源虽然各有特点和应用针对性，但均需 要将样品去除各种复杂基体转化为特定形态方能进行离子化。这种预处理一则费时 费事，二则难以实现实时在线监测。2004年，Cooks教授在Science杂志上发表了关于电喷雾解吸电离(desorption electrospmy ionization, DESI)的文章，引起了广泛的关注。DESI源具有双层毛细管 结构的雾化器(参见图10)，其中要加+5kV的高压，同时需将合适的溶剂(通常是 含有少量水的甲醇，而且甲醇具有较大毒性。)通过注射泵压入内层毛细管中，在 氮气(150 psi)作用下形成带电的小液滴，这些带电的液滴在气流和电场的共同 作用下冲击样品的表面，从而将吸附在表面上的待测物分子进行电离。DESI最主要 优点是将表面低蒸汽压的物质解吸出来再进行电离，所以不需要样品预处理就可以 直接对固态表面上的物质进行测定，为复杂样品的实时在线检测提供了思路。随着 研究的不断深入，人们逐渐认识到DESI也具有一些不足之处，如灵敏度不高，需要 使用笨重的高压钢瓶提供较大流速的氮气，因此不能够直接分析粉末样品，没有大 气压化学电离源所具备的选择性，而且和ESI、 APCI—样需要使用有害试剂(如甲 醇)来产生试剂离子喷射到样品表面，在进行实时检测时会将受检产品污染，从而 难以在药品、食品等相关领域得到实际应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种不需要样品预处理，并不需使用有害试剂，不 会对解吸样品构成污染和人员身体健康危害，具有良好化学选择性，而且易于在小 型质谱仪中应用的新颖的表面解吸常压化学电离源(surface desorption atomospheric pressure chemical ionization, SDAPCI)。本技术的质谱仪表面解吸常压化学电离源，用于向质谱仪的进样管提供样 品离子流，至少包括试剂离子发生系统和一进样系统，其中试剂离子发生系统为核 心，其包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针，放电针一端延伸至 毛细管的喷嘴端之外；所述进样系统配备一样品承载盘，所述毛细管喷嘴端指向样 品承载盘，且与质谱仪进样管端距离2-80 rara，夹角90-180° 。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源中，所述毛细管的另一端连通化学电离试剂气流。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源中，所述毛细管外设有加热装置。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源中，所述样品承载盘具有多个分隔样品空 间的载槽。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源，还包括多维调节系统，设多个三维调节 架和角度调节器，所述毛细管、样品承载盘和质谱仪进样管均安装在多维调节系统 中被精确调节距离及角度。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源，还包括显示与控制系统，包括数字显示 系统和由单片机构成的智能控制系统，所述试剂离子产生系统工作中用到的高压发 生装置、试剂输入与调节装置以及高压保护装置与所述控制系统电连接，所述高通 量进样系统设有的驱动装置和步进电机与所述控制系统电连接，所述多维调节系统 设有的调节电机与所述控制系统电连接，通过控制系统控制所述质谱仪表面解吸常 压化学电离源整体工作，以实现自动化检测。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源，还设有联接支撑系统，主要包括支架以 及与质谱仪的接口。支架用于固定或安装上述各系统中的部件，接口的功能主要是 将SDAPCI固定到质谱仪面板上合适的位置上。本技术另一目的，在于提供该表面解吸常压化学电离源中的核心部件试剂 离子发生系统。该试剂离子发生系统，包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电 针，放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。所述该试剂离子发生系统中，所述毛细管的另一端连通化学电离试剂气流。所述该试剂离子发生系统中，所述毛细管外设有加热装置。采用以上设计，本技术是集DESI、 APCI的理论与技术于一身，综合APCI 和DESI优点而设计的一种新型的表面解吸常压化学电离源，其结合相关接口技术和 现代控制技术，用于现有质谱仪中能实现基于表面解吸常压化学电离质谱分析 (SDAPCI-MS)。使用本技术在无须样品预处理的前提下可以对各种不同表面吸 附的痕量非挥发性物质进行常压解吸化学电离，可大幅度提高了灵敏度。同时，由 于不使用有毒试剂和钢瓶等笨重设备，不会对解吸样品构成污染，不会对操作人员造成身体健康危害；可利用空气中水分作为电离试剂，能够直接对粉末样品进行分 析，有利于在小型质谱仪上进行复杂物质的现场快速质谱分析。附图说明图l为本技术表面解吸常压化学电离源的主要结构及工作原理示意图2为本技术表面解吸常压化学电离源的构成图3为本技术表面解吸常压化学电离源中样品承载盘的结构示意图4为本技术表面解吸常压化学电离源中控制系统控制程序框图5为使用本技术表面解吸常压化学电离源对Claritin药片有效成分测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种试剂离子发生系统，其特征在于，用于质谱仪表面解吸常压化学电离源中，包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针，放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。

【技术特征摘要】
CN 2006-12-29 200610169872.61、一种试剂离子发生系统，其特征在于，用于质谱仪表面解吸常压化学电离源中，包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针，放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。2、 根据权利要求l所述的试剂离子发生系统，其特征在于，所述毛细管的另一 端连通化学电离试剂气流。3、 根据权利要求2所述的试剂离子发生系统，其特征在于，所述毛细管外设有 加热装置。4、 一种质谱仪表面解吸常压化学电离源，用于向质谱仪的进样管提供样品离 子流，其特征在于，包括前述任一权利要求所述试剂离子发生系统和一进样系统， 所述进样系统配备一样品承载盘，所述毛细管喷嘴端指向样品承载盘，且与质谱仪 进样管端距离2-80mm，夹角90-180° 。5、 根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕文，张燮，王志畅，罗明标，李建强，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]