专利名称：一种电喷雾离子发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析仪器领域，具体是指一种用于医药小分子和生物大分子离子 生成的仪器
背景技术：
自从80年代中期，2002年诺贝尔化学奖获得者之一 John B. Fenn将电喷雾离子 源应用于大分子质谱分析以来，20多年过去了，对于电喷雾离子源机理，还是停留在两个模 式Ion Evaporation Model (IEM)离子蒸发，与 Charged Residue Model (CRM)电荷残留机 理。电喷雾离子源的基本结构与90年代的没有本质上的区别。电喷雾离子源的基本结构就是在一个中空的金属或玻璃毛细管中间充满液体，对 着质谱仪的离子入口，在液体上加上正或负高电压，在大气中形成正负离子，质谱仪的真空 系统将一部分离子吸入质谱仪的质量分析器。对于电喷雾离子源，尽管电离几率很高，几乎达到100%，但是将分子离子传输到 质谱质量检测器的有效离子，只有总离子数的0. 01%到0. 之间。为了解决上述问题，很多发明人发明了不同机构的电喷雾离子源，参考专利号为 美国 US4861988、US 5412208,US 5432343,US 6992299,US 5504329。但是所有的发明都是 将电喷雾离子源的发射针尖处在大气之中，离子流与液体流量关系密切，无法在大流量范 围内100纳升/分 100微升/分得到稳定的离子发射，并且离子传输效率没有得到明显 的改善。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提出一种高效、设计合理、结构简单，高电离几率 以及离子发射稳定的仪器。本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单，高电离几率以及离子发射稳定的 电喷雾离子源。本发明的目的是采用这样的技术方案实现的它包括中空毛细管发射针；发射针 支架，发射针支架在发射针的周围形成一个向前流动的层流气体，消除中空毛细管发射针 内流出的液体在毛细管外的毛细管反流效应，使液体向前流动；真空导入毛细管，真空导入 毛细管的入口为特殊设计弧形机构，使得在某一个位置的气流在任何方向的速度为零，此 处刚好为中空毛细管发射针的出口处，从而确保在大流量范围内，发射针尖顶端的泰勒锥 Taylor稳定，最终得到稳定的离子流。本发明具体是通过下述技术方案得以实现的一种电喷雾离子发生器，它包括中空毛细管发射针、高压电接头、中空毛细管发射 针支架，其特征在于固定块的一端位于高压电接头空腔的前段，且固定块的中间有一个通孔；液相色谱连接管穿过固定块内的通孔，固定于高压电接头内，且液相色谱连接管的外壁与固定块的通孔内壁紧密配合，可以确保气体不会通过此紧密配合处外泄，而向另 一方向流动；真 空导入毛细管与高压电接头通过中空毛细管发射针支架配套连接，中空毛细管 发射针支架的一端内嵌于高压电接头的内腔，另一端内嵌于真空导入毛细管的腔体内，形 成连接；中空毛细管发射针支架的中间为贯通空腔，与高压电接头内嵌一端的中空毛细管 发射针支架的前端空腔直径与中空毛细管发射针直径配套，同样可以使气体不会沿着这个 方向流动，而朝着另外一个更空阔的方向流动；中空毛细管发射针支架的后端空腔直径为 中空毛细管发射针直径的1.1倍以上，气体可以沿着这个方向流动，前端空腔小于后端空 腔；且中空毛细管发射针的侧边有若干个侧孔与后端空腔贯通；真空导入毛细管的腔体的底面为一弧形面，底面与中空毛细管发射针支架的端面 间有一缝隙，这样更可以确保这中间的空隙，而不会形成密封结构；真空导入毛细管的侧面 有气孔，气孔与中空毛细管发射针的侧边侧孔贯通，可以把外部气体导入；中空毛细管发射针与真空导入毛细管在同一轴心上，中空毛细管发射针的针尖超 出中空毛细管发射针支架的端面。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的高压电接头空腔为两头大、中间小，液相色 谱连接管与中空毛细管发射针支架在高压电接头空腔的中间部位对接。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的真空导入毛细管的侧面有辅助孔、气孔，辅 助孔和气孔与腔体贯通。作为更佳选择，上述电喷雾离子发生器中的的真空导入毛细管侧面上的辅助孔、 气孔，各有1 16个；在实际使用过程中，一般选择辅助孔有4-8个具有更好经济效果和技 术效果。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的中空毛细管发射针支架侧面上的侧孔与后 端空腔贯通，数量为1 16个。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的中空毛细管发射针的针尖超出中空毛细管 发射针支架的端面5毫米以内；这是技术人员根据本发明中的技术特点所作的特定的选 择，当然，在超出上述的5毫米之外，也会有比现有技术有更好的效果，其中包括与端面平 等也是有很好的效果。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的辅助孔、气孔内所通气体为氮气、氧气、氩 气、氢气、空气、或上述气体中几种气体的混合，作为更佳选择，上述气体选择氮气、或空气。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的中空毛细管发射针为中空玻璃毛细管或中 空金属毛细管。作为更佳选择，所述的中空毛细管发射针出口为针尖状的中空玻璃毛细管 或中空金属毛细管，本发明中的特定形状将为本发明的技术效果更加突现。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的真空导入毛细管为金属材料、玻璃材料、或 陶瓷材料制作而成。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的中空毛细管发射针、真空导入毛细管、液相 色谱连接管、真空导入毛细管、高压电接头、中空毛细管发射针支架在同一轴心上。作为优选，上述电喷雾离子发生器中的真空导入毛细管的另一端与质谱仪相连。有益效果本发明与背景技术相比，合理的设计使发射尖端与真空导入毛细管完好的同一轴心上，采用了全新的气流设计，确保中空毛细管发射针出口处的气体流速为零， 合理的设计的真空导入毛细管，使得扇形发射的离子团向真空导入毛细管中心聚焦，将离 子导入到质谱仪。本发明具有离子发射稳定，离子传输效率高等优点，它是目前一种较为理 想的电喷雾离子源。
图1本发明的剖视结构示意图
图2本发明中真空导入毛细管的结构示意3本发明的加热毛细管气流原理示意4本发明的应用结构剖视示意5本发明中中空毛细管发射针支架的结构剖示示意6本发明的应用装置连接示意7试验数据图一图8试验数据图二1、液相色谱连接管5、固定块6、前端空腔7、侧孔8、后端空腔10、中空毛细 管发射针11、腔体12、辅助孔13、气孔14、底面15、端面20、高压电接头50、真空 导入毛细管30、中空毛细管发射针支架55、旋转气流60、离子团70、质谱仪80、气体 导管82、液相色谱分离柱85、电喷雾离子源90、液相色谱仪95、高压电源100、高压 辅助气体钢瓶
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施作具体说明实施例1根据图1、图2、图4、图5所示结构，制作一种电喷雾离子发生器，它包括中空毛细 管发射针10、高压电接头20、中空毛细管发射针支架30，固定块5的一端位于高压电接头 20空腔的前段，且固定块5的中间有一个通孔；液相色谱连接管1穿过固定块5内的通孔， 固定于高压电接头20内，且液相色谱连接管1的外壁与固定块5的通孔内壁紧密配合；真 空导入毛细管50与高压电接头20通过中空毛细管发射针支架30配套连接，中空毛细管发 射针支架30的一端内嵌于高压电接头20的内腔，另一端内嵌于真空导入毛细管50的腔体 11内，形成连接；中空毛细管发射针支架30的中间为贯通空腔，高压电接头20内嵌一端的 前端空腔6的直径与中空毛细管发射针10直径配套；中空毛细管发射针支架30的后端空 腔8直径为中空毛细管发射针10直径的1. 2倍，且中空毛细管发射针10的侧边有若干个 侧孔7与后端空腔8贯通；真空导入毛细管50的腔体11的底面14为一弧形面，底面14与 中空毛细管发射针支架30的端面15间有一缝隙；真空导入毛细管50的侧面有气孔13，气 孔13与中空毛细管发射针10的侧边侧孔7贯通；中空毛细管发射针10与真空导入毛细管 50在同一轴心上，中空毛细管发射针10的针尖超出中空毛细管发射针支架30的端面15 ； 高压电接头20空腔为两头大、中间小，液相色谱连接管1与中空毛细管发射针支架30在高 压电接头20空腔的中间部位对接。然后根据图6所示结构，把上述电喷雾离子发生器与质谱仪70、气体导管80、液相色谱分离柱82、电喷雾离子源85、液相色谱仪90、高压电源95、高压辅助气体钢瓶100连接 成一个整体。
将中空毛细管发射针10插入真空导入毛细管50，液体通过液相色谱连接管流入 中空毛细管发射针10，质谱仪70的真空系统，通过真空导入毛细管50，在中空毛细管发射 针10与中空毛细管发射针支架30之间的中空毛细管发射针的周围形成一个辅助气流，在 高压电接头20上加上电压后，在中空毛细管发射针10的顶端，形成一个泰勒锥，在泰勒锥 的顶端发射扇形状离子团60，由于质谱仪70的抽气作用，真空导入毛细管50表面形成一个 旋转气流55，将离子聚焦在真空导入毛细管50的中心送入质谱仪70，如图4所示。其中图3为本发明实施过程中的原理图。现采用液相色谱流量为50微升/分，进样量为100飞摩尔，1飞摩尔是1摩尔的 10_15，为一个计量单位，样品为美国Sigma公司，Angiotensin III，质谱为美国热电LCQ离 子井；经试验得图7所示数据。图7的上方为本发明结果，下方为常规电喷雾离子源的结果，图中可见，本发明信 号强度增加了 2倍，信噪比是常规电喷雾离子源的30倍左右。现采用液相色谱流量为200纳升/分，进样量为50飞摩尔，样品为美国Michrom 公司，酶解牛血清蛋白，质谱为美国热电LCQ离子井，经试验得图8所示数据。图8中上方为质谱的总离子轨迹，下方为质谱的最高离子峰轨迹，图中可见，在75 分钟的分析过程中，两种离子轨迹图，都没有发生断续现象，说明离子流非常稳定，常规电 喷雾离子源是完全无法实现的。实施例2采用如实施例1相同的结构，对其中的真空导入毛细管50的侧面开有辅助孔12， 辅助孔12与腔体11贯通；真空导入毛细管50侧面上的辅助孔12有4个，辅助孔12内所 通气体为氮气；中空毛细管发射针10的针尖超出中空毛细管发射针支架30的端面15为2 毫米；中空毛细管发射针10为中空玻璃毛细管；真空导入毛细管50为金属材料，再把中空 毛细管发射针10、真空导入毛细管50、液相色谱连接管1、真空导入毛细管50、高压电接头 20、中空毛细管发射针支架30在同一轴心上；中空毛细管发射针支架30的后端空腔8直径 为中空毛细管发射针10直径的1. 3倍；现采用液相色谱流量为50微升/分，进样量为100 飞摩尔，样品为美国Sigma公司，Angiotensin III，质谱为美国热电LCQ离子井，实验所得 结果与图7接近，技术效果良好。实施例3采用如实施例1相同的结构，对其中的真空导入毛细管50的侧面开有辅助孔12， 辅助孔12与腔体11贯通；真空导入毛细管50侧面上的辅助孔12有8个，辅助孔12内所 通气体为空气；中空毛细管发射针10的针尖超出中空毛细管发射针支架30的端面15为5 毫米；中空毛细管发射针10为中空金属毛细管；真空导入毛细管50为陶瓷材料制作而成， 再把中空毛细管发射针10、真空导入毛细管50、液相色谱连接管1、真空导入毛细管50、高 压电接头20、中空毛细管发射针支架30在同一轴心上；中空毛细管发射针支架30的后端 空腔8直径为中空毛细管发射针10直径的1. 4倍；现采用液相色谱流量为200纳升/分， 进样量为50飞摩尔，样品为美国Michrom公司，酶解牛血清蛋白，质谱为美国热电LCQ离子 井，进行试验，实验所得结果与图8接近，技术效果良好。
在本发明中所采用的辅助气体为上述气体的混合物时，也有同样的良好技术效
权利要求
1.一种电喷雾离子发生器，它包括中空毛细管发射针(10)、高压电接头(20)、中空毛 细管发射针支架(30)，其特征在于固定块(5)的一端位于高压电接头(20)空腔的前段，且固定块(5)的中间有一个通孔；液相色谱连接管(1)穿过固定块(5)内的通孔，固定于高压电接头(20)内，且液相色 谱连接管⑴的外壁与固定块(5)的通孔内壁紧密配合；真空导入毛细管(50)与高压电接头(20)通过中空毛细管发射针支架(30)配套连接， 中空毛细管发射针支架(30)的一端内嵌于高压电接头(20)的内腔，另一端内嵌于真空导 入毛细管(50)的腔体(11)内，形成连接；中空毛细管发射针支架(30)的中间为贯通空腔，与高压电接头(20)内嵌一端的中空 毛细管发射针支架(30)的前端空腔(6)直径与中空毛细管发射针(10)直径配套；中空毛 细管发射针支架(30)的后端空腔(8)直径为中空毛细管发射针(10)直径的1. 1倍以上， 前端空腔(6)小于后端空腔(8)；且中空毛细管发射针(10)的侧边有若干个侧孔(7)与后 端空腔⑶贯通；真空导入毛细管(50)的腔体(11)的底面(14)为一弧形面，底面(14)与中空毛细管 发射针支架(30)的端面(15)间有一缝隙；真空导入毛细管(50)的侧面有气孔(13)，气孔 (13)与中空毛细管发射针(10)的侧边侧孔(7)贯通；中空毛细管发射针(10)与真空导入毛细管(50)在同一轴心上，中空毛细管发射针 (10)的针尖超出中空毛细管发射针支架(30)的端面(15)。
2.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的高压电接头(20) 空腔为两头大、中间小，液相色谱连接管(1)与中空毛细管发射针支架(30)在高压电接头 (20)空腔的中间部位对接。
3.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的真空导入毛细管 (50)的侧面有辅助孔(12)、气孔(13)，辅助孔(12)和气孔(13)与腔体(11)贯通。
4.根据权利要求3所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的真空导入毛细管 (50)侧面上的辅助孔(12)、气孔(13)，各有1 16个。
5.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的中空毛细管发射 针支架(30)侧面上的侧孔(7)与后端空腔(8)贯通，有1 16个。
6.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的中空毛细管发射 针(10)的针尖超出中空毛细管发射针支架(30)的端面(15)5毫米以内。
7.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的辅助孔(12)、气 孔(13)内所通气体为氮气、氧气、氩气、氢气、空气、或上述气体中几种气体的混合。
8.根据权利要求7所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的辅助孔(12)、气 孔(13)内所通气体为氮气、或空气。
9.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的中空毛细管发射 针(10)为中空玻璃毛细管或中空金属毛细管。
10.根据权利要求9所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的中空毛细管发 射针(10)出口为针尖状的中空玻璃毛细管或中空金属毛细管。
11.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的真空导入毛细管(50)为金属材料、玻璃材料、或陶瓷材料制作而成。
12.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的中空毛细管发 射针(10)、真空导入毛细管(50)、液相色谱连接管(1)、真空导入毛细管(50)、高压电接头 (20)、中空毛细管发射针支架(30)在同一轴心上。
13.根据权利要求1所述的一种电喷雾离子发生器，其特征在于所述的真空导入毛细 管(50)的另一端与质谱仪(70)相连。
全文摘要
本发明公开了一种分析仪器领域，具体是指一种用于医药小分子和生物大分子离子生成的仪器。本发明是通过中空毛细管发射针、发射针支架，发射针支架在发射针的周围形成一个向前流动的层流气体，消除中空毛细管发射针内流出的液体在毛细管外的毛细管反流效应，使液体向前流动；真空导入毛细管的入口为特殊设计弧形机构，使得在某一个位置的气流在任何方向的速度为零，此处刚好为中空毛细管发射针的出口处，从而确保在大流量范围内，发射针尖顶端的泰勒锥Taylor稳定，最终得到稳定的离子流。本发明的优点是具有离子发射稳定，离子传输效率高等。本发明可广泛应用于离子源制备的场合。
文档编号G01N30/72GK102142352SQ201110036918
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者吕婷婷, 朱一心 申请人:浙江好创生物技术有限公司