[發(fā)明專利]一種持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811094230.3
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109256321A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐飛;霍新明;王曉浩
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀，所述的質(zhì)譜儀包括兩級真空腔。第一級真空腔內(nèi)包含持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口和射頻離子導(dǎo)引裝置，第二級真空腔內(nèi)包括靜電電極、離子阱和離子檢測器，兩級真空腔之間采用開孔電極相連。所述的靜電電極可以將離子阱遠(yuǎn)離開孔電極一定距離或偏轉(zhuǎn)一定角度，進(jìn)而使離子阱免受來自第一級真空腔氣流的直接沖擊，保證離子阱具有足夠的穩(wěn)定性與分辨率；同時采用靜電電極對控制電路要求簡單。本發(fā)明所述的質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)緊湊，適合小型化，在現(xiàn)場分析檢測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用質(zhì)譜儀器進(jìn)行生化物質(zhì)的原位和現(xiàn)場檢測領(lǐng)域，特別涉及適合小型化的一種持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀。

背景技術(shù)

質(zhì)譜法作為同時具備高特異性和高靈敏度的通用型化學(xué)分析方法，在各種分析檢測領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)場檢測與原位分析需求的不斷增加，小型化的質(zhì)譜儀發(fā)揮越來越重要的作用。但儀器的小型化是以性能的降低為代價的，小型質(zhì)譜儀器還無法完全滿足廣泛的實(shí)際應(yīng)用需求，所以提高小型質(zhì)譜儀的性能是其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

在各種質(zhì)譜分析器中，離子阱憑借其簡單的結(jié)構(gòu)、時間串級質(zhì)譜能力以及高氣壓分析能力，被視為質(zhì)譜小型化的首選。而在質(zhì)譜儀進(jìn)樣方法方面，持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口的質(zhì)譜儀憑借其優(yōu)越的靈敏度與分析速度展現(xiàn)出了良好的性能潛力與優(yōu)勢。美國專利US6392225提出了利用持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口將大氣壓離子源電離的離子引入到離子阱中的質(zhì)譜儀器配置方法，是目前實(shí)驗(yàn)室用離子阱質(zhì)譜普遍采用的形式，因?yàn)槠渚哂卸嗉壵婵涨唬x子阱在最后一級真空腔內(nèi)，并且其之前有多個射頻離子導(dǎo)引裝置，所以離子阱可以工作在一個相對穩(wěn)定的環(huán)境下，可以得到很好的性能。可如此復(fù)雜的儀器配置并不適用于現(xiàn)場應(yīng)用。

文獻(xiàn)Zhai Y,Zhang X,Xu H,et al.A Mini Mass Spectrometer Integratedwith a Miniature Ion Funnel[J].Analytical Chemistry,2017,89(7):4177.將儀器進(jìn)行了簡化，提出了持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀，其第一級真空腔采用小型離子漏斗，第二級真空腔內(nèi)為單一的線性離子阱，成功實(shí)現(xiàn)了ng/mL級別的檢出限，在473Th/s的掃描速度下分辨率達(dá)到1746，是目前綜合性能最好的單一離子阱小型質(zhì)譜儀。但是其性能和很多實(shí)際應(yīng)用的需求仍有一定差距，同時在使用中也表現(xiàn)出穩(wěn)定性不高的問題。這是因?yàn)槠渌岢隽顺掷m(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀中離子阱是直接靠近取樣錐孔處的。先前已有研究通過仿真證明了質(zhì)譜儀內(nèi)各個區(qū)域都存在氣流的作用，特別在錐孔處尤為明顯。放在錐孔附近的離子阱將受到來自第一級真空腔氣流的直接沖擊，這將影響離子阱的質(zhì)量分析過程。最直觀的影響是離子在氣流的驅(qū)動下會持續(xù)的進(jìn)入離子阱內(nèi)，導(dǎo)致離子阱前端極板無法有效地控制離子的進(jìn)樣與否。此外，離子阱在進(jìn)行質(zhì)譜掃描時，不穩(wěn)定氣流的持續(xù)沖擊對分辨率和質(zhì)量精度都會造成干擾，影響了儀器的性能，限制其實(shí)際應(yīng)用能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀，以期解決實(shí)驗(yàn)室用的大型質(zhì)譜儀性能好但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場用的小型化質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)簡單但性能不高的矛盾，從而達(dá)到使用簡單的儀器結(jié)構(gòu)克服氣流對離子阱質(zhì)量分析影響的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口二級真空離子阱質(zhì)譜儀,所述的質(zhì)譜儀包括兩級真空腔，在第一級真空腔內(nèi)包含持續(xù)進(jìn)樣大氣壓接口和射頻離子導(dǎo)引裝置，第二級真空腔內(nèi)包括靜電電極、離子阱和離子檢測器，兩級真空腔之間采用開孔電極相連；其特征在于：在離子運(yùn)動路徑上，所述開孔電極和離子阱之間設(shè)置靜電電極，離子依次經(jīng)過開孔電極和靜電電極后進(jìn)入離子阱內(nèi)。