[發明專利]一種質譜離子源裝置

有效

• 申請號: 201610491641.0
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105895494B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 姜杰;李娜;張洪;于凱;何靜;趙丹丹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10;H01J49/26
• 代理公司: 威海科星專利事務所37202
• 代理人: 王元生

技術領域

本發明涉及一種質譜離子源裝置，具體地說是一種介質阻擋放電質譜離子源裝置。其也是一種高靈敏度、高分辨率質譜成像離子源裝置。

背景技術

離子源是質譜儀器的核心部件，近年來，在開放環境下實現離子化的常壓敞開式離子化質譜技術的研制與應用成為質譜領域的前沿和熱點。在解吸電噴霧（DESI）和實時直接分析（DART）基礎上，常壓敞開式離子源迅速發展為以電噴霧液滴和等離子體物質為基礎的兩大類型。2007年，張新榮等公開了一種介質阻擋放電常壓電離源（DBDI）用于樣品分析或成像，其主要構造包含：阻擋介質、銅片電極、放電電極。該阻擋介質置于銅片電極上端并緊密接觸，該阻擋介質還是樣品托盤，放電氣體經中空放電電極在高壓下形成等離子體，解析電離的樣品進入質譜被檢測。2008年，Cooks等在此基礎上公開了等溫等離子體槍（LTP），主要包含樣品托盤、介質套管、高壓電極、接地電極。兩電極置于介質套管外端，放電氣體在介質套管中形成等離子體，并在強氣流的作用下從介質套管前段小孔噴射出來，解析電離樣品托盤上的樣品，實現樣品檢測。2016年，Zare等公開了一種納尖端放電常壓離子源（NAIMS）裝置，主要包含放電尖端、高壓、金屬托盤（樣品托盤），高壓加載于納尖端和金屬托盤間，等離子體在尖端與金屬托盤間形成，樣品被電離，進入質譜檢測。

上述這些常壓敞開式離子源技術具有各自的優點，而且被廣泛的應用于各領域。但是每種方法都有各自的局限性，如DESI采用高壓氣體驅動樣品離子移動，使得樣品離子束遠遠超過質譜的入口，導致部分樣品離子無法進入質譜而被檢測；LTP不但電極結構復雜，而且借助放電氣體驅動目標離子導致靈敏度下降；DESI和LTP成像技術的空間分辨率不高，無法兼顧樣品解吸率和靈敏度。除此之外，該類離子源解析的離子并不能直接進入質譜檢測，而是以一定的角度進入質譜，低效率的離子傳送。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、成本低、離子傳送效率高的質譜離子源裝置，其也是一種高分辨率、高靈敏度質譜成像離子源裝置。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種質譜離子源裝置，其特征在于：其包括針尖電極、絕緣介質、電源、儀器接口及氣體導管，所述絕緣介質位于針尖電極與儀器接口之間，所述針尖電極的尖端部分與絕緣介質接觸，另一端與電源相連，所述儀器接口接地并與電源另一端連接，針尖電極與儀器接口間形成強電場；放電氣體經氣體導管充滿于絕緣介質與儀器接口之間，放電氣體在強電場作用下形成等離子體束，該等離子體束與絕緣介質表面待測物相互作用，使待測物電離，在針尖電極與儀器接口間形成的線性電場作用下，待測物離子進入儀器接口，實現分析檢測。

進一步，所述電源為交、直流雙電源，針尖電極和儀器接口分別連接交流電源兩端，針尖電極同時還連接直流電源一端，而直流電源另一端接地。

進一步，所述針尖電極和儀器接口位于同一軸線上。

進一步，所述絕緣介質固定在移動平臺上。

進一步，所述絕緣介質與儀器接口間的距離為1-5 mm。

進一步，所述絕緣介質的厚度為0.15-1 mm。

進一步，所述針尖電極尖端部分的直徑為5-200μm。

進一步，所述等離子體束為錐形等離子體束，起始于絕緣介質表面，終止于儀器接口，并與儀器接口外徑大小一致。

本發明使用時，絕緣介質位于針尖電極與儀器接口之間，針尖電極與儀器接口是質譜離子源裝置的電極，針尖電極尖端部分與絕緣介質接觸，另一端與電源相連，儀器接口接地并與電源另一端連接，放電氣體經氣體導管充滿于絕緣介質與儀器接口之間。當開啟電源后，針尖電極與儀器接口間形成強電場，放電氣體在強電場作用下形成等離子體束，該等離子體束與絕緣介質表面待測物相互作用，使待測物電離，待測物離子在針尖電極與儀器接口間的線性電場作用下進入儀器接口，實現分析檢測。對照現有技術，本發明除了具有結構簡單、成本低、無需溶劑等優點外，待測物的解析、電離和傳送在同一軸線上，產生的等離子體束起始于絕緣介質表面，終止與儀器接口，且與儀器接口外徑一致，提高了離子傳送效率。本發明通過固定絕緣介質于移動平臺上，可實現待測物的高通量在線快速分析檢測。本發明通過減小針尖電極尖端部分直徑，成為一種高分辨的質譜成像離子源裝置，該質譜離子源裝置結合生物質譜將在生物成像領域發揮重要的作用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

圖1是本發明的組成原理示意圖。