[實用新型]外置電磁場常壓敞開式激光質譜儀

有效

• 申請號: 201820460779.9
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN208157358U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 周云申;秦國雙
• 申請（專利權）人: 常州英諾激光科技有限公司;江蘇微納激光應用技術研究院有限公司;英諾激光科技股份有限公司
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 龍丹丹

本實用新型公開了一種外置電磁場常壓敞開式激光質譜儀，包括順次設置的質量分析器、控制單元、激光器、光束傳輸單元和外加電磁裝置，待檢測樣品放置于外加電磁裝置與質量分析器之間，質量分析器的進樣口朝向外加電磁裝置以收集樣品離子。該質譜儀以激光作為產生等離子體的激發源，可在非真空的大氣環境下進行操作，應用范圍更廣，外加電磁裝置用于產生電磁場來控制等離子體中離子的運動方向并抑制了離子的擴散，從而起到了延長等離子體壽命、富集離子濃度、提高離子運動速度和引導離子向質量分析器進樣口運動的作用，有效提高了常壓敞開式激光質譜分析的信噪比和靈敏度，從而提高了質譜儀的檢測精度，是一種便攜且檢測結果精確的檢測裝置。

技術領域

本實用新型屬于樣品分析儀器技術領域，涉及一種常壓敞開式激光質譜儀，具體地說涉及一種以激光作為離子源的外置電磁場增強常壓敞開式質譜儀。

背景技術

質譜儀是一種根據離子的質荷比來分析離子質量數的儀器，其通過測定質荷比和氣相離子的豐度鑒定樣品中存在的化學成分的含量和類型，在元素和同位素的檢測和分析上有著不可替代的作用，隨著科學技術的不斷發展，質譜為有關研究與實踐工作提供的信息越來越多，利用質譜儀分析樣品的方法已逐漸成為生命科學、食品安全、國土安全、臨床醫學檢測和空間技術等熱門領域的主要分析方法。傳統的質譜儀通常屬于典型的“大型儀器”，平均報價均在百萬元以上。

近年來隨著移動檢測和篩檢市場需求的增長，如環境、海關、機場、車站、礦業、農場等領域，便攜的常壓敞開式質譜儀得到了廣泛關注，2016年《“重大科學儀器設備開發”重點專項2016年度項目申報指南(國科發資〔2016〕38號)》中明確指出研究敞開式離子化新技術，研制新型電噴霧、介質阻擋放電、激光/氣體輔助噴霧和高度集成化敞開式的離子源，開展新離子化應用方法開發和數據庫構建，實施新離子源的工程化和產業化開發，以滿足原位實時快速分析、單細胞分析、質譜成像分析、超痕量樣品分析需求，推動我國質譜離子化技術與裝置的跨越式發展。

離子源是質譜儀的核心部件之一，其很大程度上決定了質譜的靈敏度，目前，常規的離子源制備方法包括電子轟擊電離(EI)、化學電離(CI)、快原子轟擊(FAB)、基質輔助激光解析電離(MALDI)、熱電離(TIMS)等，上述方法都需要在真空環境中操作。近年來，隨著電噴霧電離(ESI)、實時直接分析(DART)、電感耦合等離子體(ICP)、大氣壓化學電離(APCI)、大氣壓光電離(APPI)、大氣壓固體分析探頭電離(ASAP)、激光燒蝕電噴霧(LAESI)等電離方法的實用新型，使得非真空質譜測量成為可能。但是目前的非真空質譜測量還存在以下幾個問題：(1)無法在真正的大氣環境下操作，需要合適的氣氛和溫度。例如ICP、APCI、APPI、ASAP；(2)受外界環境影響很大。例如ESI、DART、LAESI；(3)都是軟電離方法，無法有效應對硬質、難溶、難熔、難電離樣品；(4)需要輔助裝置對樣品進行粉碎、溶解甚至霧化處理。

目前的非真空質譜測量存在的缺陷都來自于電離方法自身的不足。無論是ESI還是DART等方法，采用的都是電子或者離子噴射方法來使樣品帶電。這樣的軟電離方法對易脫附、易揮發、可溶解的材料非常適用，但是對于硬質、不揮發、難溶、難熔、難電離的樣品就束手無策。尤其是目前的便攜式非真空質譜設備，通常需裝備有一系列配套的制樣、采樣和進樣設施。近幾年來也出現了一些以激光作為離子源的質譜儀，其可在大氣環境下粉碎并離子化材料，由于該方法中采集的是激光轟擊后產生的等離子體，因此等離子體的壽命、分布和密度都會直接影響測量效果。而等離子體的壽命很短，通常在數個微妙以內，且具有高溫高壓特性，產生后即向周邊自由空間告訴擴散，使得等離子體的分布和密度始終處于一個動態變化過程，同時敞開式大氣環境使得高能等離子體暴露于空氣環境，極易與空氣中所含的氧分子、水分子等成分發生反應，從而直接影響等離子體壽命、穩定性和成分信息，導致檢測結果準確性不佳。

實用新型內容

為此，本實用新型正是要解決上述技術問題，從而提出一種提高了等離子體壽命、穩定性、抑制了等離子體擴散、提高了檢測準確度的外置電磁場常壓敞開式激光質譜儀。