本发明专利技术公开了一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置，包括一质子转移反应漂移区，所述质子转移反应漂移区的前端设有质子供体引入通道和载气引入通道，后端设有载气引出通道，所述质子转移反应漂移区连接有一调节质子反应后离子束的离子漏斗，所述离子漏斗的后端为一离子束引出通道。本发明专利技术通过在质子转移反应区之后设有一离子漏斗，导入的质子供体与伴随载气加入的样品分子在质子反应区反应完后，离子漏斗对离子束进行调节，使离子束在漏斗形状的极片环间电场中进行聚焦，便于离子束的传输，从而提高了质子转移离子源的离子化效率，减少了离子源对质谱分析器的污染。本发明专利技术可应用于离子传输领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子传输领域，尤其是一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置。
技术介绍
质谱是对分子结构分析最精确的方法之一可用来对未知物进行定性分析和对混合物中已知组分进行定量检测。离子源是质谱的关键组成部分，最常用的离子源是EI (electron ionization)源，它采用高能电子束轰击样品，从而使样品发生电离产生电子和分子离子。原理如下M+可继续断裂并进行分子重排，产生多种碎片离子。EI源的电离效率高，重复性好，并已有完整的谱库，是目前使用最广泛的离子源。然而由于EI源产生的碎片峰较多，对于混合未知物的解谱非常困难。为了解决这一问题，产生了一系列的软电离(soft ionization) 方法。化学电离(chemical ionizatior^CI)就是一种典型的软电离的方式。它通过引入一种反应气体(通常是甲烷等)，电子首先电离反应气体，然后反应气体离子再与样品分子发生一系列的离子分子反应产生样品分子的准分子离子，因此质谱峰数目少，能方便的确定分子量。质子转移离子源就是CI的一种，目前可用来与质谱分析器结合形成了目前最常用的用来实时、在线检测大气中的挥发性有机物(VOCs)的质子转移质谱仪(PTRMS)仪器装置。质子转移反应离子源是通过初始反应离子与待测样品分子发生质子转移反应(proton transfer reaction)的原理从而使样品分子带上质子，然后通过质量分析器进行检测。初始反应离子一般通过对水蒸气和空气的混合气体进行放电产生水合氢离子(H30+)，并以其作为反应离子。反应离子H3O+在漂移管中与有机分子发生质子转移反应，使得样品分子离子化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种对质子转移反应后的离子束进行调节，使得离子聚焦，并对中性分子进行阻挡的质子转移离子源装置。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置，包括一质子转移反应漂移区，所述质子转移反应漂移区的前端设有质子供体引入通道和载气引入通道，后端设有载气引出通道，所述质子转移反应漂移区连接有一调节质子反应后离子束的离子漏斗，所述离子漏斗的后端为一离子束引出通道。进一步，所述离子漏斗采用多个极片环与绝缘环间隔叠放的结构，所述极片环的外沿贯穿有便于固定极片环和安装离子漏斗的支撑杆，所述极片环连接有在极片环间形成分压电场的高压电源。3进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的形状为圆环状或者方环状。进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的材料为不锈钢等金属或者镀了金属的极片。进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的数量为2-1000片，极片环的径向直径为2-200毫米。进一步作为优选的实施方式，所述载气为氮气、空气、稀有气体或者其他永久气体。进一步作为优选的实施方式，所述质子供体为水和氢离子。进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗上还设有使极片环恒温的加热装置。本专利技术的有益效果是本专利技术通过在质子转移反应区之后设有一离子漏斗，导入的质子供体与伴随载气加入的样品分子在质子反应区反应完后，离子漏斗对离子束进行调节，使离子束在漏斗形状的极片环间电场中进行聚焦，便于离子束的传输；本专利技术装置改善了对离子束的提纯效果，清除了离子束中绝大部分的中性分子，提高了质子转移离子源的离子化效率，减少了离子源对质谱分析器的污染；本专利技术在离子漏斗上加装了加热装置，可以提高离子的传输效率。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明 图1是本专利技术质子转移离子源装置的结构示意图2是本专利技术离子漏斗调节质子转移离子源的离子束的传输效果图； 图3是离子漏斗径向二维图； 图4是离子漏斗轴向二维图； 图5是离子漏斗二维剖视图6是离子漏斗调节质子转移反应离子束质子转移离子源三维图； 图7是离子漏斗调节质子转移离子源装置实施例图。附图标记1质子供体引入通道 2载气引入通道 3质子转移反应漂移区 4载气引出通道 5离子漏斗 6离子束引出通道 7空心阴极管的阳极板 8空心阴极管的阴极板 9调节电极 10第一隔板 11、12真空腔 13第二隔板 14质谱分析器接口座。具体实施例方式如图1所示，一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置，包括一质子转移反应漂移区3，所述质子转移反应漂移区3的前端设有质子供体引入通道1和载气引入通道2，后端设有载气引出通道4，所述质子转移反应漂移区3连接有一调节质子反应后离子束的离子漏斗5，所述离子漏斗5的后端为一离子束引出通道6。所述质子供体为高浓度高纯度的水和氢离子，即以辉光放电等形式对水蒸气进行放电，产生水蒸汽相关的离子，引出后的离子继续与新加入的水蒸气进行反应，得到高浓度高纯度的水和氢离子。质子供体与空气载气和包含在其中的分析物VOCs等进行质子转移反应，然后通过离子漏斗5对反应后的离子束进行调节；所述离子漏斗5在轴向采用极片环与绝缘环间隔叠放的结构，所述极片环的外沿贯穿有便于固定极片环和安装离子漏斗的支撑杆，所述极片环连接有在极片环间形成分压电场的高压电源，通过漏斗形式的电场对质子转移反应的离子束进行调节，对离子束进行聚焦，便于离子束传输和适合质谱分析器进行分析，对载气分子和质子转移反应产物中性分子进行离心，使得通过离子通道的离子束中的其他物质最小，相对的提高了离子化率并减少对质谱分析器的污染。所述离子漏斗极片环的形状为圆环状或者方环状。所述离子漏斗极片环的材料为不锈钢等金属或者镀了金属的极片。所述载气为氮气、空气、稀有气体或者其他永久气体。所述质子供体为水和氢离子。进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的数量为2-1000片，极片环的径向直径为2-200毫米。进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗上还设有使极片环恒温的加热装置， 以提高离子的传输效率。图2为离子漏斗调节质子转移反应离子束的离子束传输效果图，通过离子漏斗5 对质子转移反应离子束进行聚焦便于离子束的传输质谱分析器对离子束进行分析。图3为离子漏斗径向二维图，以径向视图反应离子漏斗5结构。图4为离子漏斗轴向二维图，以轴向视图反应离子漏斗5的结构。图5为离子漏斗二维剖视图，以中心轴通过面对离子漏斗5进行剖视，反映离子漏洞5的漏斗形式和离子漏斗各零件之间的相互关系，所述离子漏斗5在轴向采用极片环与绝缘环间隔叠放的结构，所述极片环的外沿贯穿有便于固定极片环和安装离子漏斗的支撑杆。图6为离子漏斗调节质子转移反应离子束质子转移离子源三维图，以空心阴极管对水蒸气进行放电，产生水蒸气相关的离子，然后通过可控的真空度和可控电场对引进的新的水蒸气对离子束进行调节产生高浓度高纯度的水合氢离子作质子转移反应的质子供体，以此供体与空气载气和包含在其中的分析物VOCs等进行质子转移反应，然后通过离子漏斗5对离子束进行调节，对离子束进行聚焦，便于离子束的传输和适合质谱分析器对离子束进行分析，并且离子漏斗5通过电场对载气分子和质子转移反应产物的中性分子进行离心，使得离子束通过离子漏斗时将中性分子阻挡在分析器外，减少对质谱分析器的污染。图7是离子漏斗调节质子转移离子源装置实施例图，包括对水蒸气进行放电电离的空心阴极管的阳极板7和空心阴极管的阴极板8，其后连接有可调节控制的调节电极9， 产生的电场对水蒸气相关离子进行调节，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置，包括一质子转移反应漂移区（３），所述质子转移反应漂移区（３）的前端设有质子供体引入通道（１）和供样品分子、载气引入的载气引入通道（２），后端设有载气引出通道（４），其特征在于：所述质子转移反应漂移区（３）连接有一调节质子反应后离子束的离子漏斗（５），所述离子漏斗（５）的后端为一离子束引出通道（６）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈应，程平，董俊国，高伟，黄正旭，傅忠，周振，
申请(专利权)人：上海大学，昆山禾信质谱技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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