一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置及检测方法，包括激光器、三通阀、控温箱、色谱柱、放电离子源、反应管、过渡腔、质谱腔、离子检测质谱、过渡腔分子泵、质谱腔分子泵、前级泵、气源、进样管、多路电源、固定杆和检测平台等；本发明专利技术检测方法是难挥发有机物经激光汽化后进质子转移反应质谱检测，实现其对难挥发有机物的检测。质子转移反应质谱可直接进样检测气态挥发性有机物，但对于难挥发有机物(常压下沸点高于350℃，多以固态存在)无法直接检测。本发明专利技术不仅可解决质子转移反应质谱无法检测难挥发有机物的难题，同时通过引入色谱实现其对分子量相同难挥发有机物的鉴别。难挥发有机物的鉴别。难挥发有机物的鉴别。

【技术实现步骤摘要】
一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置及检测方法


[0001]本专利技术属于分析检测领域，具体涉及一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]质子转移反应质谱技术是一种以离子
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分子反应为原理的化学电离质谱技术，反应离子通常是H3O
+
。如果待测挥发性有机物M的质子亲和势大于H2O的质子亲和势，则可与H3O
+
发生质子转移反应(H3O
+
+M—>MH
+
+H2O)，被离子化为质子化离子峰MH
+
。MH
+
最终可被质谱检测到，获得分子量信息和浓度信息。该技术具有高灵敏、响应快、软电离、不需要定标等优点，近年来在挥发性有机物监测分析领域越来越受重视。
[0003]质子转移反应质谱技术虽然在挥发性有机物检测领域得到广泛的应用，但长期以来，一直被两个技术瓶颈所困扰：(1)不能直接测量固态有机物；(2)不能区分分子量相同的物质。技术瓶颈(1)是由于质子转移反应质谱要求有机物以气态形式进入反应管中，国内外研究者采用液体喷雾法(Anal.Chem.2016,88:3144
–
3148)、膜萃取法(Analytica Chimica Acta,2011,706:128
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134)、冒泡法(Anal.Chem.,2009,81:9021
‑
9026)等方式将液体中有机物提取出来汽化进样，可实现对液体中有机物的在线检测，但对固态难挥发有机物，质子转移反应质谱技术目前仍无法进行快速的直接在线测量。技术瓶颈(2)是由于质子转移反应质谱技术本身只提供检测物质的质荷比信息，因此无法鉴别分子量相同的物质，比如同分异构体。为解决技术瓶颈(2)，国外研究者将气相色谱(GC)引入质子转移反应质谱技术中，(Environmental Science&Technology,2003,37:2494
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2501)，可实现分子量相同物质的鉴别，但目前也只局限于易挥发有机物中分子量相同物质的鉴别。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题：克服现有质子转移反应质谱技术无法直接检测难挥发有机物的技术瓶颈，提供一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置及检测方法，通过激光汽化难挥发有机物，汽化后的难挥发有机物在三通阀切换控制下，可直接进反应管或经GC预分离后进反应管(可实现分子量相同物质的鉴别)，通过放电离子源制备反应离子H3O
+
、CH
5+
或NH
4+
等作为反应离子，在电场作用下引入反应管，待测气体中难挥发有机物在反应管内与反应离子发生化学电离反应，实现对难挥发有机物的高效离子化，后经质谱检测器检测，得到分子量信息和浓度信息，实现难挥发有机物的检测。
[0005]本专利技术的技术解决方案：
[0006]一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，包括激光器1、三通阀2、控温箱3、色谱柱4、放电离子源5、反应管6、过渡腔7和质谱腔8；所述的激光器1通过固定杆17固定于检测平台18上；所述的三通阀2的入口与第一进样管14a相连，三通阀的第一出口经第二进样管14b与反应管6相连，三通阀的第二出口与色谱柱4入口相连，色谱柱4
的出口与反应管6相连；所述的放电离子源5、反应管6、过渡腔7和质谱腔8同轴心放置；所述的放电离子源5右端与反应管6左端通过同轴心孔相通；所述过渡腔7在反应管6和质谱腔8之间，过渡腔7、反应管6和质谱腔8通过同轴心的孔相通；所述的色谱柱4在控温箱3内部。
[0007]本专利技术中，术语“难挥发有机物”是指常压下沸点高于350℃的有机物，难挥发有机物常温常压下多以固态存在。
[0008]具体地，一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，包括激光器1、三通阀2、控温箱3、色谱柱4、放电离子源5、反应管6、过渡腔7、质谱腔8、离子检测质谱9、过渡腔分子泵10、质谱腔分子泵11、前级泵12、气源13、进样管14、多路电源15、固定杆17和检测平台18；所述的激光器1通过固定杆17固定于检测平台18上；所述的三通阀2的入口与第一进样管14a相连，三通阀的第一出口经第二进样管14b与反应管6相连，三通阀的第二出口与色谱柱4入口相连，色谱柱4的出口与反应管6相连；所述的放电离子源5、反应管6、过渡腔7、质谱腔8同轴心放置；所述的反应管6由多个绝缘垫片和多个电极交替相间组成，与进样管14和色谱柱4相连；所述的放电离子源5右端与反应管6左端通过同轴心孔相通；所述的过渡腔7在反应管6和质谱腔8之间，过渡腔7、反应管6和质谱腔8通过同轴心的孔相通；所述离子检测质谱9在质谱腔8内部，离子检测质谱9的离子检测入口与质谱腔8前端孔同轴心；质谱腔分子泵11入口与质谱腔8相连，前级泵12分别与过渡腔分子泵10出口和质谱腔分子泵11出口相连，过渡腔分子泵10入口与过渡腔7相连；所述的多路电源15通过电线分别与放电离子源5和反应管6相连；所述的色谱柱4在控温箱3内部。
[0009]所述的激光器1的波长在1.1～3μm，对水有很好的吸收波长，有利于含水基质表面或内部难挥发有机物的汽化，比如植物表面的农残，动物组织等。
[0010]所述的控温箱3内温度在50℃～300℃范围内可调，可提升色谱柱的分离效果。
[0011]所述的多路电源15有多路高压直流电源输出。
[0012]所述的放电离子源5内气压5Pa～500Pa；所述的反应管6内气压范围为60Pa～500Pa，反应管6内有效电场范围为10V/cm～700V/cm，可根据不同的真空泵抽速和不同待测物的分子特性，获得最灵敏的检测效果。
[0013]所述的气源13是水蒸气、甲烷气或氨气，气体流量为0.5ml/min～40ml/min，可根据不同的真空泵抽速配置获得最强的反应离子。
[0014]所述的放电离子源5与反应管6之间相通的孔直径为1mm～20mm；所述的过渡腔7与反应管6之间相通的孔直径范围为0.1mm～5mm；所述的过渡腔7与质谱腔8之间相通的孔直径为0.1mm～5mm。可根据不同的真空泵抽速选择相应的孔直径，既保证离子检测质谱9的工作气压，又能保证离子的通过效率。
[0015]所述的进样管14做保温处理，进样管14的温度为30℃～150℃；所述的反应管6做保温处理，反应管6温度为30℃～150℃。可根据不同的检测物质种类选择不同的温度，既保证尽量少的残留，又能保证待测物质不热分解。
[0016]所述的离子检测质谱9是四极杆质谱、飞行时间质谱、离子阱质谱、傅里叶变换离子回旋共振质谱或磁质谱探测系统。
[0017]本专利技术还提供一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测方法，使用如上任一项所述的装置，所述方法包括如下步骤：激光器1发射激光到难挥发有机物16表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：包括激光器(1)、三通阀(2)、控温箱(3)、色谱柱(4)、放电离子源(5)、反应管(6)、过渡腔(7)和质谱腔(8)；所述的激光器(1)通过固定杆(17)固定于检测平台(18)上；所述的三通阀(2)的入口与第一进样管(14a)相连，三通阀的第一出口经第二进样管(14b)与反应管(6)相连，三通阀的第二出口与色谱柱(4)入口相连，色谱柱(4)的出口与反应管(6)相连；所述的放电离子源(5)、反应管(6)、过渡腔(7)和质谱腔(8)同轴心放置；所述的放电离子源(5)右端与反应管(6)左端通过同轴心孔相通；所述过渡腔(7)在反应管(6)和质谱腔(8)之间，过渡腔(7)、反应管(6)和质谱腔(8)通过同轴心的孔相通；所述的色谱柱(4)在控温箱(3)内部。2.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述的激光器(1)的波长在1.1～3μm。3.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述的三通阀(2)是手动三通阀或三通电磁阀。4.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述的控温箱(3)内温度在50～300℃范围内可调。5.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述的色谱柱(4)为常规色谱柱(以甲苯为例，出峰时间5min以上)或快速色谱柱(以甲苯为例，出峰时间2min以内)。6.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括气源(13)和多路电源(15)，所述的多路电源(15)通过电线分别与放电离子源(5)和反应管(6)相连；气源(13)与放电离子源(5)相连；优选地，放电离子源(5)内气压范围为5Pa～500Pa。7.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述反应管(6)由多个绝缘垫片和多个电极交替相间组成；优选地，反应管(6)内气压范围为60Pa～500Pa，反应管(6)内有效电场范围为10V/cm～700V/cm；优选地，反应管(6)做保温处理，反应管(6)的温度为30℃～150℃。8.根据权利要求1所述的一种激光解析进样质子转移反应质谱的难挥发有机物检测装置，其特征在于：所述的检测装置还包括离子检测质谱(9)、质谱腔分子泵(11)以及前级泵(12)；所述离子检测质谱(9)在质谱腔(8)内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强领，鲍珣，梁渠，邹雪，李爱悦，黄超群，沈成银，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：发明
国别省市：