[發明專利]一種選擇控制反應離子的化學電離質譜儀

有效

• 申請號: 201210151064.2
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102683151A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 沈成銀;楊彬;志中華;劉升;王鴻梅;黃超群;王宏志;儲焰南
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/02;H01J49/26;G01N27/64
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

技術領域

本發明涉及質譜分析領域，具體涉及一種選擇控制反應離子的化學電離質譜儀。

背景技術

基于選擇控制反應離子的化學電離質譜技術主要有選擇離子流動管質譜、選擇離子質子轉移反應質譜和離子-分子反應質譜等，可用于環境污染、國家安全、醫學輔助診斷、食品安全等多領域中痕量有機物快速檢測與監控，因此，對該技術的研究近年來備受重視。選擇離子化學電離質譜技術受到青睞的原因是：軟電離、靈敏度高、分析速度快、定性定量可靠、檢測范圍可改變，在氣/液/固體痕量有機物檢測中有廣闊的應用潛力。

選擇離子化學電離質譜技術的基本原理是：在多種可供選擇的反應離子中選擇一種反應離子A^±，在反應區與待測物B發生碰撞，通過離子-分子反應A^±+B→C^±將待測物離子化為C^±，最終可通過質譜檢測到的C^±和A^±反演B的分子量和濃度信息等。

目前，選擇離子化學電離質譜技術中選擇控制多種高強度純凈反應離子方法主要有兩類：

(1)氣體放電產生的高強度混合離子經濾質器快速選擇。選擇離子流動管質譜技術就是基于此原理，采用四極桿濾質器從潮濕空氣放電的混合離子中選擇產生三種純凈反應離子(H₃O⁺、O₂⁺和NO⁺)。這種方法獲得的反應離子純度高、切換反應離子速度快，然而，SIFT-MS中采用的四極桿濾質器，加工裝配技術難度大，且在真空下工作，需要配備體積大、價格昂貴的真空組件。

(2)不同放電氣體經氣路切換分別通入離子源，經電子轟擊、放電或放射源輻照制備多種高強度純凈反應離子。如：水蒸氣、氨氣、氧氣放電或放射源輻照可分別產生高強度H₃O⁺、NH₄⁺、O₂⁺，通過反應氣體氣路切換則可以選擇產生多種純凈反應離子。這種方法簡單、方便、成本低，但目前僅針對少數幾種反應離子有效，大多數氣體經放電或輻照產生的都是含雜質的多種混合離子；另外，由于放電氣體在儀器中的記憶效應以及放電條件的差異性，這種方式難以實現反應離子間的快速切換。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型選擇控制反應離子的化學電離質譜儀，本發明具有大氣壓下工作、成本低、可選擇反應離子、離子切換速度快、技術簡單等優點，不僅擴大了化學電離質譜儀可檢測物質的范圍，還提高了儀器對未知樣品的鑒別分析能力。

為實現上述目的，本發明提供一種選擇控制反應離子的化學電離質譜儀，包括產生混合離子的離子源、對混合離子中某一種離子選擇通過的反應離子選擇腔、化學電離反應腔和質譜探測腔。所述的離子源與離子選擇腔相連，離子選擇腔前端設有混合離子入口和載氣入口，所述的離子選擇腔后端設有被選擇出的反應離子出口和載氣出口，所述的離子選擇腔內設有兩片平行板電極，所述平行板電極連接可控的射頻電源，所述載氣出口設有微型真空泵，所述的反應離子出口與化學電離反應腔前端相連，所述化學電離反應腔由多片環狀電極和絕緣墊片組成，所述化學電離反應腔的側面具有待測氣體入口，所述化學電離反應腔后端連接質譜探測腔。

所述的離子源內混合離子利用試劑氣體放電、光照或放射源輻照的方式制備。

所述的離子源內制備混合離子的試劑氣體可以是潮濕或干燥空氣、水蒸氣、甲烷、氧氣或其他混合氣體。

所述的兩片平行板電極間的距離在0.1mm~10mm。

所述的射頻電源能產生正負不對稱的射頻電壓，并在此不對稱射頻電壓上疊加可調節的直流電壓，其中不對稱射頻電壓形成的電極間電場為2~15kV/cm，頻率為50kHz~5MHz，疊加的直流電壓可調范圍為-100V~100V。

所述離子選擇腔氣壓是10⁵Pa大氣壓或略低于此值。

所述載氣為空氣、氮氣、氫氣、氦氣或其它稀有氣體。

所述的離子選擇腔設有加熱恒溫裝置。

所述的離子選擇腔入口和出口孔徑在0.1mm~3mm。

所述的化學電離反應腔氣壓范圍為60Pa~10⁵Pa。

所述的化學電離反應腔內電場范圍10V/cm~700V/cm。