[發明專利]一種通過直流增強的常壓光電離源裝置

有效

• 申請號: 201811248731.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111105983B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李海洋;侯可勇;王偉民;王爽
• 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
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及質譜儀電離源，具體的說是一種通過直流增強的常壓電離源裝置。裝置主要包括常壓射頻燈，四氟絕緣密封片，電極系統，梯度電壓系統。本發明本質上是實現了在常壓下利用直流電場對離子的操縱，減少了常壓下氣流流動對離子傳輸造成的損失。該裝置結構簡單，可以與質譜或者其他離子分析儀器進行串聯，對比沒有使用該裝置的信號強度可以提高3倍以上。

技術領域

本發明涉及質譜儀電離源，具體的說是一種通過直流增強的常壓電離源裝置。裝置主要包括常壓射頻燈，四氟絕緣密封片，電極系統，梯度電壓系統。本發明本質上是實現了在常壓下利用直流電場對離子的操縱，減少了常壓下氣流流動對離子傳輸造成的損失。該裝置結構簡單，可以與質譜或者其他離子分析儀器進行串聯，對比沒有使用該裝置的信號強度可以提高3倍以上。

背景技術

大氣壓下的離子傳輸和聚焦一直是質譜技術中一個十分重要的內容。傳統使用的離子漏斗可以在1～10Torr的壓力范圍內有效進行離子聚焦和傳輸。但是單純依靠電場作用的傳統的離子漏斗存在例如質量歧視，無法去除中性氣體的分子等缺陷，所以在常壓環境下，如何能夠利用除了電場以外的其他方法，或者采用特殊的結構設計來實現離子的聚焦和傳輸對質譜技術發展具有重要意義。

其中，利用電場輔助來進行常壓下高效離子傳輸一直是質譜進樣方式改進的重要方向。Mylchreest[美國發明專利：US005157260A]利用干燥的N₂沿著在所設計的多孔離子傳輸管運動，從而在管的外層形成一個氣體隔膜，溶劑受熱揮發會被氣體帶走，而離子在射頻電場作用下通過管進入后端的質譜進樣口。

文丘里裝置是一種間接利用空氣動力學輔助離子傳輸的裝置。Covey等人設計的文丘里裝置[美國發明專利：US5412208]，通過N₂流高速流動時形成的負壓，電噴霧電離源形成的離子中的溶劑分子帶走，同時不影響離子的傳輸效率。

本發明本質上是實現了在常壓下利用直流電場對離子的操縱，減少了常壓下氣流流動對離子傳輸造成的損失。該裝置結構簡單，可以與質譜或者其他離子分析儀器進行串聯，對比沒有使用該裝置的信號強度可以提高5倍以上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種直流電場增強的常壓電離源裝置，在射頻光電離的基礎上，通過在電離區內引入梯度直流電場，減少了氣體流動時離子在壁上的碰撞損失，提高了檢測靈敏度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

包括射頻燈卡套、射頻燈、裝置出氣口、裝置進氣口電極系統和梯度電壓系統和四氟絕緣密封片；電極系統包括燈頭環電極、出口環電極、大內徑環電極；四氟絕緣密封片包括出口四氟密封件，小內徑四氟密封件，大內徑四氟密封件；梯度電壓系統包括分壓電阻、直流電源和接地。

出氣口、小內徑四氟密封件、大內徑環電極、大內徑四氟密封件同軸，并且每個環電極之間間隔有一個四氟的密封件，裝置頂部燈頭環電極內的圓孔用于傳輸樣品氣體，吹入的樣品氣體被頂部的射頻光電離，最后在氣流和電場的共同作用下，從裝置出氣口進入后端串聯的離子分析儀器。

裝置內部是由四氟密封件和環電極形成的中空腔體，同時腔體的內徑是變化的，腔體頂部的內徑大于底部的內徑；直流電壓直接加載在燈頭環電極上，同時每個環電極之間串聯有一個電阻分壓，出口環電極通過一個的電阻接地；裝置內從頂部到底部電壓呈現由高到低的分布，同時電極內徑的變化導致裝置內部形成特殊的物理梯度電場，可以推動離子在向裝置出氣口運動的同時匯聚，減少腔體內壁上的離子碰撞損失。

燈頭環電極是內徑從小到大的電極，并且內徑較小的一面面向射頻燈，內徑較大的一面和大內徑四氟密封件相接，為了保證射頻燈光電離的效率，燈頭環電極小內徑尺寸在7，大內徑10mm，環電極的厚度在6mm，燈頭環電極內壁的一側是裝置進氣口，裝置進氣口的內徑在3mm。