一种大空间VOCs检测光电离源制造技术

本发明专利技术公开了一种用于质谱的大空间VOCs检测光电离源，包括电离源腔体、样品采样口、VUV光源、阵列VUV光源固定电极、离子传输电极、离子引出电极和射频供电系统。由于质谱电离源的灵敏度与样品利用率密切相关，因此，为了提高电离源灵敏度，可通过增大样品电离空间实现。本发明专利技术对VUV光源进行大空间阵列设计，一方面增大电离空间，提高样品利用率，另一方面增加驻留时间，提升样品电离效率；另外，将射频电场引入电离源内，对大电离空间产生的离子进行会聚，最终达到提升VOCs检测灵敏度的目的。本发明专利技术可有效提升质谱仪对VOCs的检测灵敏度，在大气环境、工业过程、医疗诊断等VOCs检测技术领域具有广阔的应用前景。领域具有广阔的应用前景。领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种大空间VOCs检测光电离源


[0001]本专利技术涉及质谱分析仪
，尤其涉及一种用于质谱分析一种大空间VOCs检测光电离源。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(VOCs)不仅是PM2.5和臭氧的重要前体物，而且大部分具有生物毒性，危害人民生命健康。然而环境VOCs具有分布范围广、种类繁多、含量低且时空变化快等特点，对VOCs监测技术提出新挑战，亟需发展超高灵敏快速监测技术。电离源是走航质谱核心，其关乎质谱的灵敏度、可检测化合物种类及离子特征等。近年来兴起的软电离技术有效解决了传统电子轰击电离(EI)技术因碎片化程度高而产生的谱峰重叠问题，谱图简单易解析，非常适用于环境VOCs监测。软电离源主要有质子转移反应(PTR)电离源、真空紫外光电离源(VUV
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PI)等。其中基于VUV灯的PI电离源具有结构小巧、功耗低等优势，已广泛应用于环境监测质谱中。PI电离源的电离效率与光强、分子数密度、光程、电离空间等密切相关，目前已经有很多通过提升光强和分子数密度来提高PI源灵敏度的相关文献报道，但通过光程及电离空间来提升PI源灵敏度的报道还相对较少，主要原因在于光程和电离空间的增加固然可以增加离子产生数量，但大空间的离子也对离子收集提出挑战。另外，VOCs一般具备样品大的特点，而目前质谱电离源主要用于实验室分析，进样流量以及电离空间较小，无法对庞大的VOCs样品进行有效利用。因此，可发展大空间阵列电离源设计以匹配VOCs检测。
[0003]通过在专利和论文的检索，检索到的涉及质谱仪电离源信号校正相关专利为：1.中国科学院大连化学物理研究所2012年12月17日申请并公开了一种阵列式光电发射电离源及其应用，该技术用于离子迁移谱，采用阵列式的光电发射电离源，大幅度提高光强，能大大提高电离区电离的离子数，有效提高离子迁移管的灵敏度；一方面改电离源设计针对离子迁移谱，另一方面，大气压条件下该方式离子收集效率很低。2.中国科学院大连化学物理研究所2013年11月21日申请并公开了基于真空紫外光的纳米阵列修饰增强光电子发射的电离源，该专利技术在电极表面进行纳米金阵列修饰，利用纳米金阵列的表面等离子体共振效应，可提高真空紫外灯产生的光电子的效率，在不改变紫外灯光强的条件下增强灵敏度，提高电离源稳定性。该专利技术主要用于光电子或光电子诱导电离，对于单光子电离无效。综上，目前还没有专利报道大空间电离及离子有效收集技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种用于质谱分析仪的大空间VOCs检测光电离源，以进一步提升质谱VOCs检测的灵敏度。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]1、一种大空间VOCs检测光电离源，包括样品采样口、电离源腔体、VUV光源、阵列VUV光源固定电极、离子传输电极、离子引出电极和射频供电系统，其特征在于：
[0007]以向右为X方向、向上为Y方向；
[0008]电离源腔体为一中空密闭圆筒形腔室，于电离源腔体左侧壁面上设有样品采样口，圆形样品采样口中心与电离源腔体中心同轴设置；所述电离源腔体内部沿X方向从左到右依次设置有3组以上阵列VUV光源固定电极和离子传输电极的组合结构，从左到右依每组组合均由阵列VUV光源固定电极和离子传输电极构成，电离源腔体末端(即右端)设置有离子引出电极；离子引出电极的中部通孔与电离源腔体外部相连通；所述阵列VUV光源固定电极、离子传输电极、离子引出电极均为中部带有通孔的平板结构，它们均平行、中部通孔同轴且间隔放置；于阵列VUV光源固定电极沿径向方向(垂直于X方向)对称设置有4个圆柱形通孔作为光窗，相邻光窗两两轴线相互垂直设置；于光窗远离VUV光源固定电极外侧设有VUV光源，VUV光源发出的光通过光窗射入阵列VUV光源固定电极的中部通孔内，所述VUV光源置于阵列VUV光源固定电极外侧，且VUV光源出光口轴线与光窗轴线同轴放置，且与电离源腔体轴线垂直放置；所述阵列VUV光源固定电极通过容值为C的电容与射频供电系统的RF+端口相连，所述离子传输电极通过容值为C的电容与射频供电系统的RF
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端口相连；沿X方向，所述阵列VUV光源固定电极与相邻的离子传输电极之间按照顺序依次通过电阻Ri(i为从而起至i的整数，i＞5)连接，电阻Ri的阻值随i值等比例或线性增大。
[0009]进一步地，样品采样口可以是金属毛细管、PEEK毛细管或石英毛细管中的一种或二种以上；长度为0.05～5m，内径为25～500μm。
[0010]进一步地，阵列VUV光源固定电极中部通孔直径大小为2～20mm；离子传输电极中部通孔直径大小为2～20mm；离子引出电极中部通孔直径大小为0.2～5mm。
[0011]进一步地，沿X方向，于第一个阵列VUV光源固定电极和最后一个离子传输电极上按照电压从高到低的顺序，依次加载不同的电压V1、V2，并在电阻Ri的分压下形成大小为1～100V/cm的离子传输非均匀电场；电阻Ri的阻值为1KΩ～100MΩ。
[0012]进一步地，射频供电系统输出射频幅值为10～1000V，频率为0.5～5MHz。
[0013]进一步地，离子引出电极与质量分析器相连，所述的质量分析器为飞行时间质量分析器、四极杆质量分析器或离子阱质量分析器。
[0014]进一步地，所述的VUV光源为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源；
[0015]所述电离源腔体内部气压为1～1000Pa。
[0016]本专利技术对VUV光源进行大空间阵列设计，一方面增大电离空间，提高样品利用率，另一方面增加驻留时间，提升样品电离效率；另外，将射频电场引入电离源内，对大电离空间产生的离子进行会聚，最终达到提升VOCs检测灵敏度的目的。本专利技术可有效提升质谱仪对VOCs的检测灵敏度，在大气环境、工业过程、医疗诊断等VOCs检测
具有广阔的应用前景。
附图说明
[0017]附图对本专利技术做进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。
[0018]图1是本专利技术其中一个实施例的大空间VOCs检测光电离源整体结构示意图；1为样品气。
具体实施方式
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大空间VOCs检测光电离源，包括样品采样口(2)、电离源腔体(5)、VUV光源(3)、阵列VUV光源固定电极(6)、离子传输电极(7)、离子引出电极(8)和射频供电系统(9)，其特征在于：以向右为X方向、向上为Y方向；电离源腔体(5)为一中空密闭圆筒形腔室，于电离源腔体(5)左侧壁面上设有样品采样口(2)，圆形样品采样口(2)中心与电离源腔体(5)中心同轴设置；所述电离源腔体(5)内部沿X方向从左到右依次设置有3组以上阵列VUV光源固定电极(6)和离子传输电极(7)的组合结构，从左到右依每组组合均由阵列VUV光源固定电极(6)和离子传输电极(7)构成，电离源腔体(5)末端(即右端)设置有离子引出电极(8)；离子引出电极(8)的中部通孔与电离源腔体(5)外部相连通；所述阵列VUV光源固定电极(6)、离子传输电极(7)、离子引出电极(8)均为中部带有通孔的平板结构，它们均平行、中部通孔同轴且间隔放置；于阵列VUV光源固定电极(6)沿径向方向(垂直于X方向)对称设置有4个圆柱形通孔作为光窗(4)，相邻光窗(4)两两轴线相互垂直设置；于光窗(4)远离VUV光源固定电极外侧设有VUV光源(3)，VUV光源(3)发出的光通过光窗(4)射入阵列VUV光源固定电极(6)的中部通孔内，所述VUV光源(3)置于阵列VUV光源固定电极(6)外侧，且VUV光源(3)出光口轴线与光窗(4)轴线同轴放置，且与电离源腔体(5)轴线垂直放置；所述阵列VUV光源固定电极(6)通过容值为C的电容与射频供电系统(9)的RF+端口相连，所述离子传输电极(7)通过容值...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋吉春，花磊，吴称心，李杨，李海洋，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：