[發明專利]一種變溫紅外光解離光譜裝置

有效

• 申請號: 201611056749.3
• 申請日: 2016-11-26
• 公開（公告）號: CN108122729B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 江凌;雷鑫;趙志;張冰冰;蔣述康;楊學明
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16;H01J49/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種變溫紅外光解離光譜裝置。所述變溫紅外光解離光譜裝置包括樣品源、離子化器、離子引導器、四級桿質譜、偏轉器、變溫離子阱、飛行時間質譜。樣品自樣品源進入裝置，經離子化器離子化，再經離子引導器引導、四級桿質譜選質、偏轉器偏轉、變溫離子阱囚禁變溫，最后在飛行時間質譜進行紅外光解離和檢測。變溫離子阱可以實現紅外光解離裝置離子阱的大范圍變溫(4?300K)過程，整套變溫紅外光解離光譜裝置可以實現對氣相低分子密度樣品的有效檢測。

技術領域

本發明涉及一種變溫紅外光解離光譜裝置，具體而言是一種能實現離子阱大范圍變溫過程的紅外光解離光譜裝置，屬于物理化學學科分子反應動力學領域。

背景技術

分子反應動力學是化學的前沿基礎研究領域；它應用現代物理化學的先進技術與方法，在原子、分子的層次上研究不同狀態下和不同分子體系中的基元化學反應的動態結構、反應過程和反應機理。

紅外吸收光譜法是分子吸收光譜的一種，利用物質對紅外光的選擇性吸收來進行物質的定性和定量分析；不同的化學鍵由于振動能級不同而具有不同的振動頻率，因此紅外吸收光譜法是一種進行官能團分析和結構分析的重要手段，是獲得分子精細結構信息最有效的方法之一；由于紅外吸收光譜法要求待測物具有極高的分子密度(約10¹³個/立方厘米)，因而一般用于液相和固相物質的測試。而氣相中，納米團簇分子密度一般為10⁶～10⁸個/立方厘米，遠低于直接測量紅外吸收光譜所需要的分子密度，不足以用傳統的紅外吸收光譜法來測試。

近年來發展起來的紅外光解離光譜法是一種新型的測量離子振動的光譜分析方法；它通過兩級質譜，對母離子和碎片離子均進行選質，具有很高的選擇性；同時其背景吸收極低，可以做到對單離子幾乎100％的有效檢測，故又具很高的靈敏度；藉此，紅外光解離光譜法可以實現對極低分子密度物質的有效檢測。

紅外光解離光譜法的機理：離子吸收特征波長的光子發生共振解離，通過測量碎片離子的產率隨紅外光解離光源波長的變化關系獲得振動光譜；具體實現過程是，首先通過第一級質譜對母離子進行選質，讓紅外激光與選出的母離子相作用，使其成為亞穩態；隨后，母離子內能會重新分配，導致分子間弱鍵的斷裂，產生離子或中性的碎片離子；這些碎片離子通過第二級質譜時會再次被選質而被分別檢測。

現有的紅外光解離裝置主要由離子源、離子引導器、四極桿質譜、偏轉器、離子阱、飛行時間質譜及數據處理裝置構成：離子源類型主要有激光濺射離子源、電子離子化離子源及電噴霧離子源等，作用是產生氣相離子；離子引導器類型主要有六極桿引導器、八極桿引導器、十極桿引導器，作用是引導離子和真空差分；四極桿質譜的主要作用是作為第一級質譜對母離子進行選質，選出合適質量的母離子進入后續裝置；偏轉器的作用是通過靜電作用，使被選出的母離子實現90°偏轉；離子阱的主要作用是囚禁離子，使離子可以富集，同時可以在離子阱實現升溫或降溫等變溫過程，進而研究溫度對物質的物理化學性質和反應機理的影響規律；飛行時間質譜的作用是在其前端加速極區域利用紅外激光對母離子進行解離，飛行時間質譜作為第二級質譜與數據處理裝置一起實現對母離子解離產生的碎片離子的檢測。

近年來，紅外光解離光譜方法在水合電子、水合質子以及溶劑化團簇等研究領域產生了一系列重要成果；目前的紅外光解離光譜法通常是在常溫或者液氮冷卻的環境中產生離子源，即研究的是單一溫度下(例如80K或300K)離子振動光譜，離子溫度不能連續變化；然而，溫度變化對物質的物理化學性質和反應機理有著非常顯著的影響；例如，科學家們發現，嚴重急性呼吸綜合癥(SevereAcute Respiratory Syndrome，SARS)的病毒在一個塑料表面上室溫情況下可以存活至少24小時，在273K時甚至可以無限期存活，在310K時就會死亡；但是，相關的病毒死亡機理還不是很清楚；所以，迫切發展具有變溫功能的紅外光解離光譜實驗技術來滿足科學研究的需求。

發明內容

本發明針對現有的紅外光解離光譜裝置的不足，提出一種具有變溫功能(4～300K)的紅外光解離光譜實驗裝置。