[發明專利]質譜儀及其氣相離子源裝置

在審

• 申請號: 202211708284.0
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116206943A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 朱勇勇;陳元;郭錫巖;何洋;肖育
• 申請（專利權）人: 上海裕達實業有限公司
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/04;H01J49/10
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊

本發明涉及質譜儀技術領域內的一種質譜儀及其氣相離子源電離裝置，包括第一金屬網、第二金屬網以及電離源腔室；第一金屬網與第二金屬網兩者以平行間隔方式固定于電離源腔室內，電離源腔室設有進樣口、載氣進口以及離子出口，進樣口位于第一金屬網與第二金屬網之間，載氣進口位于第二金屬網的外側，離子出口位于第一金屬網的外側；第一金屬網加載高電平，第二金屬網加載低電平，氣相樣品經進樣口進入第一金屬網和第二金屬網之間，電離源腔室內工作氣壓的改變使第一金屬網對第二金屬網放電，被電離離子在第一金屬網的電壓和載氣的輔助作用下飛向離子出口。本申請相對于傳統氣相電離源具有易于小型化且設計簡單、成本低、無耗材、不需要維護等優勢。

技術領域

本發明屬于質譜儀氣體樣品電離技術領域，具體涉及一種質譜儀及其氣相離子源裝置。

背景技術

質譜分析法是通過電場或磁場對離子按照其質荷比進行分離，從而對物質進行定性和定量分析的方法，使用質譜分析法進行分析的儀器統稱為質譜儀。質譜儀是現代高端分析儀器的代表，由于其具有定性定量能力強、靈敏度高和檢測限等優點，是對低含量物質進行痕量檢測的有效工具。目前，質譜儀器已被廣泛地應用于食品安全、生命科學、醫學檢測、環境監測、公共安全和航空航天等領域。越來越多的國家標準、行業標準和分析檢測方法都是基于質譜儀器制定。

離子源作為質譜儀的核心部件，號稱是質譜儀的“心臟”。在質譜儀中，要想對進樣氣體進行成分分析第一步就是對進樣氣體的離子化操作，然后才能對帶電的離子進行質量分析，以確定進樣氣體成分、濃度信息等。質譜儀中最常用的氣相離子源為電子轟擊源(EI)，是一種“硬電離”。EI源主要由電離室(離子盒)、燈絲、離子聚焦透鏡和一對磁極組成。其主要的工作原理是燈絲發射出具備70eV能量的電子，經聚焦并在磁場作用下穿過離子化室到達收集極。此時進入離子化室的樣品分子在一定能量電子的作用下發生電離，內能較大的離子在與中性分子(如He)碰撞時能夠自發裂解產生更多的碎片離子。所有的離子被聚焦、加速聚焦成離子束進入質譜分析器。對于大部分有機物來說，EI源的這種硬電離方式不僅可以看到母離子，而且可以看到很多碎片離子，便于進行結構解析。而且標準譜庫就是利用EI源在70eV的碰撞能量下轟擊已知的純有機化合物，電離后分子離子進一步破碎產生豐富的碎片離子，形成具有豐富“指紋”信息的標準質譜圖，這些標準質譜圖存儲起來成為標準譜庫。

但是電子轟擊源在質譜儀實際應用中，存在著一些不足。電子轟擊源質譜儀日常使用時，電子轟擊源在原理上是通過恒定大電流對燈絲進行加熱后發射電子來對樣品分子進行電離，因此在電子轟擊源使用一段時間后，由于燈絲長時間的大電流加熱及樣品氣體的腐蝕，燈絲表面會附著一層污染物，燈絲電離效率會明顯降低并需要對燈絲進行超聲清洗維護，而燈絲也會隨之使用壽命到期，燈絲發生燒毀斷裂。為緩解電子轟擊源使用中燈絲污染狀況，在實際應用中，一般會對電子轟擊源的離子化室進行加熱烘烤，以此揮發附著在燈絲上的低沸點污染物；與此同時，為了降低更換燈絲的頻次，在電子轟擊源中采樣雙燈絲結構成為常態。然而燈絲本身就是消耗品，其成本相對較高，如果是使用進口燈絲就更貴了。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種質譜儀及其氣相離子源電離裝置。

根據本發明提供的一種氣相離子源電離裝置，包括第一金屬網、第二金屬網以及電離源腔室；

所述第一金屬網與所述第二金屬網兩者以平行間隔方式固定于所述電離源腔室內，所述電離源腔室設有進樣口、載氣進口以及離子出口，所述進樣口位于所述第一金屬網與所述第二金屬網之間，所述載氣進口位于所述第二金屬網的外側，所述離子出口位于所述第一金屬網的外側；

所述第一金屬網加載高電平，所述第二金屬網加載低電平，氣相樣品經所述進樣口進入所述第一金屬網和第二金屬網之間，所述電離源腔室內工作氣壓的改變使所述第一金屬網對所述第二金屬網放電，位于所述第一金屬網與所述第二金屬網之間的氣相樣品被電離，被電離的離子在所述第一金屬網的電壓和通過所述載氣進口進入的載氣的輔助作用下飛向所述離子出口，并經所述離子出口被引出所述電離源腔室之外而進入下一級系統。