[發明專利]大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統及方法

在審

• 申請號: 202011626443.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112701028A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 孫揚
• 申請（專利權）人: 淮南大氣科學研究院
• 主分類號: H01J49/00
• 分類號: H01J49/00;H01J49/04;H01J49/14;G01N27/62
• 代理公司: 北京國謙專利代理事務所(普通合伙) 11752
• 代理人: 肖應國

本發明提供大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統，包括次序連接的進樣口，差分動力學透鏡，格柵，氣化室，離子源，漂移管，差分真空腔和質譜質量分析單元，進樣口和差分動力學透鏡主要用于將揮發性有機物及相關產物的粒子流差分聚焦成粒子束，進而進入格柵中，然后將粒子束傳輸至氣化室，使得顆粒有機組分氣化，氣化后的樣品與離子源產生的離子混合后進入化學離子化漂移管，有機物分子被電離而形成離子化，離子化的有機物分子進入差分真空腔中，最后通過質譜質量分析單元對離子化的有機物分子進行定性定量分析檢測。本發明可在不破壞分子結構的情況下鑒別大氣中的分子有機物種，直接服務于我國大氣污染形成機制研究。

技術領域

本發明涉及環境監測領域，具體涉及一種大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統及方法。

背景技術

我國大氣中揮發性有機物及相關產物污染非常嚴重，近年來對于揮發性有機物及相關產物的形成機制成為當前我國的科學研究熱點之一。當前，我國諸多的揮發性有機物及相關產物研究主要集中于大氣中已經存在的氣態物質，相關研究包括了對這些氣態物質的化學組成研究和物理特征等。然而，對于顆粒物的有機組分還不能全面了解，從而制約了顆粒物形成機制，也就是新粒子生成機制的識別。

近十年來，對于顆粒物中的有機成分最有力的研究工具就是揮發性有機物及相關產物質譜，隨著揮發性有機物及相關產物質譜(Aerosol Mass Spectrometry,AMS)技術在軟件和硬件方面的升級改造，其測量性能日趨完善，成為最重要的在線有機揮發性有機物及相關產物測量儀器之一。如果沒有經過任何事先處理，所有物種在AMS中都會立刻同時揮發并且離子化、碎片化，而現有技術無法在分子水平上對有機揮發性有機物及相關產物物種進行測量。

因此，提供一種改進的大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統及方法實為必要。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種結構簡單檢測可靠的大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統。

本發明的另一目的是提供一種檢測可靠的大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定方法。

為實現上述主要目的，本發明提供一種大氣揮發性有機物及相關產物的質譜分析測定系統，包括：次序連接的進樣口，差分動力學透鏡，格柵，氣化室，離子源，漂移管，差分真空腔和質譜質量分析單元，其中，進樣口和差分動力學透鏡主要用于將揮發性有機物及相關產物的粒子流差分聚焦成粒子束，進而進入格柵中，然后將粒子束傳輸至氣化室，使得顆粒有機組分氣化，氣化后的樣品與離子源產生的離子混合后進入化學離子化漂移管，在化學離子化漂移管中，有機物分子被電離而形成離子化，離子化的有機物分子進入差分真空腔中，最后通過質譜質量分析單元對離子化的有機物分子進行定性定量分析檢測。

以下為本領域技術人員公知的信息，化學電離法是一種軟電離技術，電離產物主要是分析物的分子離子，碎片少，能夠得到分析物的精確分子量，圖譜解析簡單。選擇合適的試劑離子，可以提高化學電離質譜的選擇性，本發明的檢測靈敏度高，可達到ppm量級，響應速度快，能準確測定目標物種的濃度。

進一步的，所述系統還包括PM1空氣動力學切割頭，所述PM1空氣動力學切割頭用于切割掉樣品中的大顆粒。

進一步的，所述進樣口包括直徑為100μm進樣微孔。

進一步的，所述系統還包括與格柵相連的分子泵，所述分子泵用于抽排擴散或碰壁粒子。

進一步的，所述氣化室設置有用于加熱的鎢絲，氣化室的氣化溫度在200℃到900℃之間。

進一步的，所述系統還包括與離子源末端連接的機械泵，所述機械泵用于抽走離子源放電腔中剩余的水蒸氣，并防止水蒸氣流入漂移管。

進一步的，所述漂移管由相互間經橡膠圈密封和絕緣的10個不銹鋼環組成，每個環厚度1cm，內徑5cm，相鄰環之間連接相同阻值的電阻。