本发明专利技术提供一种离子分析装置，包括：第一离子源，用于提供分析物离子；第二离子源，用于提供辅助离子；辅助离子的正负极性与分析物离子相反，辅助离子的离子云与分析物离子的离子云在空间分布上有重合，且至少部分所述分析物离子不与所述辅助离子产生化学反应；离子分析器，用于对分析物离子进行分析；离子传输装置，位于第一离子源和离子分析器之间，用于使分析物离子传输进入离子分析器，并拒绝辅助离子进入离子分析器。本发明专利技术可降低或消除大量分析物离子之间的空间电荷效应，进而提高由此条件限制下的离子分析性能，比如灵敏度、分辨率等。分辨率等。分辨率等。
【技术实现步骤摘要】
离子分析装置和方法
[0001]本专利技术涉及离子分析
，特别是涉及一种离子分析装置和方法。
技术介绍
[0002]空间电荷效应，指的是由于带电粒子之间的电荷力相互作用形成的空间分布。空间电荷效应在质谱仪器中扮演重要的角色。由于质谱仪大多数情况下用于分析单一极性的离子，当离子数目比较可观时，空间电荷效应表现为由于同种电荷离子之间的库仑排斥作用而形成的较宽的离子云分布。
[0003]空间电荷效应造成的离子云展宽很多时候会降低质谱仪的性能。比如，对于目前在质谱仪中广泛使用的电喷雾电离源，由于空间电荷效应的存在，其喷雾束的尺寸被大大扩展了，随之而来的取样效率的下降，即通过某个固定尺寸的取样口或真空接口(比如毛细管、锥孔等)、进而进入质谱仪内部的离子数目大大降低了。对于电荷数目较多、较密集的场合，比如纳升喷雾离子源，这种效应更加显著。而且，在真空接口的内部空间，比如在用于脱附溶剂、并作为真空接口的毛细管的内部，由于空间电荷效应使得离子容易向外扩展、并在毛细管的壁面上被电荷中和，而不能保持离子态被质谱分析。在真空接口之后，由于电荷互斥造成的离子束展宽会给离子捕获、聚焦带来困难。
[0004]对于脉冲式工作的质谱仪或离子迁移谱仪，空间电荷效应造成的离子云展宽不仅会影响灵敏度，而且会降低分析的分辨率。因为这种脉冲式分析器的分辨率与离子束的初始展宽是直接相关的。尽管在一些装置中，可通过某些补偿措施来降低初始展宽的影响，但是空间展宽仍然使得分析性能无法突破在此条件下的物理极限。
[0005]在专利US6359286中，引入了相反极性的离子束，可降低原有离子束中的空间电荷效应，该方法可应用在高能的离子注入(ion implantation)领域中。Jon Willams也曾经将正、负离子同时引入Paul离子阱中，以降低离子阱中的空间电荷效应，并因此观察到了质谱峰形和分辨率的提升(Rapid Communications in Mass Spectrometry,Vol.7,380-382(1993))。但并未有人将类似概念用于提升质谱仪的灵敏度中，也并未对两种极性的离子的种类、操作等做具体的限定和阐释。
技术实现思路
[0006]质谱仪的检测器设置，通常是对正/负离子分别设置和优化的，很难对正/负离子同时分析；并且，正负离子同时存在容易发生中和反应，使得离子不再带电，对其无法继续进行质谱分析。因此，若要提升质谱仪的灵敏度，技术人员通常不会想到采用将正/负离子引入质谱分析过程的方式来实现。
[0007]鉴于以上问题，本专利技术的目的在于提供一种离子分析装置和离子分析方法，主要用于质谱仪，可降低或消除大量分析物离子之间的空间电荷效应，进而提高由此条件限制下的离子分析性能(比如灵敏度、分辨率等)。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种离子分析装置，包括：
[0009]第一离子源，用于提供分析物离子；
[0010]第二离子源，用于提供辅助离子；
[0011]辅助离子的正负极性与分析物离子相反，辅助离子的离子云与分析物离子的离子云在空间分布上有重合，且至少部分所述分析物离子不与所述辅助离子产生化学反应；
[0012]离子分析器，用于对分析物离子进行分析；
[0013]离子传输装置，用于使分析物离子传输进入离子分析器，并拒绝辅助离子进入离子分析器；离子传输装置位于第一离子源和离子分析器之间。
[0014]根据上述实施方式，可显著降低分析物离子之间的空间电荷效应，降低分析物离子的离子云展宽，进而显著提高离子分析仪器(如质谱仪、离子迁移谱仪等)的分析性能。
[0015]优选地，辅助离子的电荷中心位于辅助离子结构的内部。
[0016]根据上述实施方式，通过设置辅助离子的电荷中心位于辅助离子结构的内部，辅助离子可以有效吸引分析物离子至其周围而降低空间电荷效应且不会将分析物离子中和，也不会与分析物离子反应成其他物质。
[0017]优选地，分析物离子与辅助离子发生反应而被中和的离子数量，占总的分析物离子的比例不超过1％，5％，10％，20％，30％，40％或50％中的任意一种。
[0018]根据上述实施方式，通过进一步限定分析物离子与辅助离子发生反应而被中和的离子数量，占总的分析物离子的比例范围，明确不易发生化学反应的范围和程度，使得辅助离子对空间电荷效应减弱的效应较为显著，但又不至于将分析物离子中和，并且不引入其它干扰。
[0019]优选地，还包括：真空接口，真空接口至少设有一个，位于第一离子源之后以及离子传输系统之前。
[0020]根据上述实施方式，通过设置真空接口，能够使得离子云进入，从而对离子进行有效地分析。
[0021]优选地，离子传输装置包括：离子光学装置，离子光学装置由射频电压驱动，射频电压产生的电场可同时束缚分析物离子和辅助离子。
[0022]根据上述实施方式，通过设置离子光学装置，射频电压产生的电场可同时束缚分析物离子和辅助离子，进而对离子进行有效的引导，在有相反极性辅助离子存在的情况下，分析物离子的展宽会得到一定的抑制，进而有利于进行高效的离子捕获、导引和聚焦。
[0023]优选地，离子传输装置上施加有直流电压，直流电压形成的电场能够驱动分析物离子进入离子分析装置，并拒绝辅助离子进入离子分析装置。
[0024]根据上述实施方式，能够使分析物离子顺利从第一级真空进入第二级真空，但会拒绝相反极性的辅助离子进入第二级真空，进而提高提高分析的灵敏度。
[0025]优选地，真空接口为毛细管结构，毛细管的两端分别接近大气压环境和真空。
[0026]优选地，第一离子源和第二离子源为电喷雾电离源、激光电离源、化学电离源、电子轰击电离源、电感耦合等离子体电离源或者可提供离子并位于离子分析器上游的离子光学模块。
[0027]优选地，第一离子源和第二离子源能够分时交替工作，并能够使在不同时间产生的分析物离子的离子云和辅助离子的离子云在同一时刻的空间分布上有重合。
[0028]根据上述实施方式，分析物离子的正离子云和辅助离子的负离子云交替产生，在
重合的区域进行取样分析，进一步提高了分析的准确度。
[0029]优选地，离子分析器为质量分析器。
[0030]优选地，质量分析器包括四极杆型、离子阱型、飞行时间型、磁质谱型或傅里叶变换型中的一种或者多种。
[0031]优选地，质量分析器为飞行时间型，辅助离子的离子云与分析物离子的离子云在空间分布重合的区域位于飞行时间质谱的推斥区的前级。
[0032]根据上述实施方式，由于辅助离子云的存在可降低分析物离子云的空间电荷效应带来的展宽，从而进一步压缩离子束，从而使质谱分辨率有效地提高。
[0033]优选地，离子分析器为离子迁移谱分析器。
[0034]优选地，还包括：离子迁移率分析器，离子迁移率分析器的数量为一个，离子迁移率分析器位于离子分析器的上游，辅助离子的离子云与分析物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种离子分析装置，其特征在于，包括：第一离子源，用于提供分析物离子；第二离子源，用于提供辅助离子；所述辅助离子的正负极性与所述分析物离子相反；所述辅助离子的离子云与所述分析物离子的离子云在空间分布上有重合，且至少部分所述分析物离子不与所述辅助离子产生化学反应；离子分析器，用于对所述分析物离子进行分析；离子传输装置，用于使所述分析物离子传输进入所述离子分析器，并拒绝所述辅助离子进入所述离子分析器，所述离子传输装置位于所述第一离子源和所述离子分析器之间。2.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述辅助离子的电荷中心位于该辅助离子结构内部。3.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述分析物离子与所述辅助离子发生反应而被中和的离子数量，占所述分析物离子总量的比例不超过1％，5％，10％，20％，30％，40％或50％中的任意一种。4.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于，还包括：真空接口，所述真空接口至少设有一个，所述真空接口位于所述第一离子源之后以及所述离子传输装置之前。5.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于，所述离子传输装置包括：离子光学装置，所述离子光学装置由射频电压驱动，所述射频电压产生的电场能够同时束缚所述分析物离子和所述辅助离子。6.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述离子传输装置上施加有直流电压，所述直流电压形成的电场能够驱动所述分析物离子进入所述离子分析器，并拒绝所述辅助离子进入所述离子分析器。7.根据权利要求4所述的离子分析装置，其特征在于：所述真空接口为毛细管，所述毛细管的两端分别为接近大气压环境和真空环境。8.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述第一离子源或者所述第二离子源为电喷雾电离源、激光电离源、化学电离源、电子轰击电离源、电感耦合等离子体电离源或者可提供离子并位于所述离子分析器上游的离子光学装置中的一种。9.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述第一离子源和所述第二离子源分时交替工作，并且能够将在不同时间产生的所述分析物离子的离子云与所述辅助离子的离子云，在同一时刻的空间分布上有重合。10.根据权利要求1所述的离子分析装置，其特征在于：所述离子分析器为质量分析器。11.根据权利要求10所述的离...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，
申请(专利权)人：岛津分析技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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