[發(fā)明專利]用于氣體混合物的化學(xué)電離的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680018368.8
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN107873105B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·布賴滕萊希納;A·漢塞爾
• 申請（專利權(quán)）人: 因斯布魯克大學(xué)
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/14;G01N30/72
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 呂晨芳

本發(fā)明涉及用于通過引入初級離子使載氣中的分析物氣體微粒化學(xué)電離的方法和裝置，其特征在于，將初級離子和產(chǎn)物離子用旋轉(zhuǎn)電場加速，所述旋轉(zhuǎn)電場與向反應(yīng)體積(1)的出口輸送離子的方向(5)正交。由此可以例如減少不期望的簇形成而不提高離子通過反應(yīng)室的輸送速度，由此例如改進了產(chǎn)物離子產(chǎn)率。這通過N≥3個棒狀電極(6)由根據(jù)本發(fā)明的裝置實現(xiàn)，其中向所述棒狀電極施加具有N個不同的沿一個旋轉(zhuǎn)方向遞增的相位₁,...,_N的N個交流電壓U₁(t),...,U_N(t)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于例如借助于離子-原子反應(yīng)或離子-分子反應(yīng)[IMR]、尤其是借助于質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)[PTR]將氣體混合物或樣品氣體化學(xué)電離[CI]的方法和裝置。氣體混合物由至少一種主要組分或載氣(例如O₂、N₂或其混合物，例如空氣)和一種或多種反應(yīng)物氣體或分析物(例如揮發(fā)性有機化合物[VOC])組成。這樣進行電離：通過與附加引入氣體混合物中的初級離子(例如H₃O⁺、NH₃⁺、NO⁺、O₂⁺、NO₃^-)的反應(yīng)，從反應(yīng)物氣體的未離子化的原子或分子產(chǎn)生產(chǎn)物離子。反應(yīng)物氣體大多以非常低的濃度存在，典型地在ppbv至pptv的范圍(即十億分之體積份/萬億分之體積份)內(nèi)。

本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的方法和/或根據(jù)本發(fā)明的裝置在用于分析氣體混合物或樣品氣體的性質(zhì)，尤其是用于借助于CI質(zhì)譜儀，尤其是IMR或PTR質(zhì)譜儀分析的方法和/或裝置中的用途。

背景技術(shù)

在用于由主要組分或載氣(例如O₂、N₂或其混合物，例如空氣)和一種或多種(大多以非常低的濃度存在的)反應(yīng)物氣體或分析物(例如揮發(fā)性有機化合物[VOC])組成的氣體混合物或樣品氣體的(至少部分)化學(xué)電離的方法和裝置中，由此進行反應(yīng)物氣體的微粒(即原子或分子)的化學(xué)電離[CI]，向樣品氣體中引入初級離子并且通過初級離子與反應(yīng)物氣體微粒之間的反應(yīng)從原先中性的反應(yīng)物氣體微粒產(chǎn)生所謂的產(chǎn)物離子，其中，這些電離反應(yīng)還可以由多個反應(yīng)步驟組成。載氣微粒的電離在此大多是不想要的。將產(chǎn)物離子和剩余的初級離子在電離過程之后立即供應(yīng)至離子選擇性分析器/檢測器單元(例如質(zhì)譜儀或離子遷移譜儀)或供應(yīng)至另外的方法步驟。

化學(xué)電離過程的一種特定類型(即亞組)是所謂的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)[PTR]。在此，通過轉(zhuǎn)變初級離子XH⁺的質(zhì)子H⁺進行反應(yīng)物氣體微粒R的電離，由此形成產(chǎn)物離子RH⁺并且初級離子XH⁺變成中性分子X：

R+XH⁺→RH⁺+X

已知許多化學(xué)電離過程，并且因此也存在許多已知的適合于化學(xué)電離的兩種極性的初級離子(例如H₃O⁺、NH₃⁺、NO⁺、O₂⁺、NO₃ˉ)以及甚至更大量的已知的通過CI過程可電離的原子和分子(例如非常多的揮發(fā)性有機化合物[VOC])。

化學(xué)電離過程在將比在許多其它電離過程(例如電子碰撞電離)的情況下更少的能量轉(zhuǎn)移至所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子上意義上是“溫和的”。CI過程因此對于其產(chǎn)物離子容易破碎(即其產(chǎn)物離子在低激發(fā)能下已彼此斷裂)的分子的電離而言是特別有利的。因此CI過程對于如下應(yīng)用特別有利，其中待電離的樣品氣體包含其產(chǎn)物離子容易破碎(例如VOC)但是其碎片是不期望的分子。