气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备。
【背景技术】
[0002]离子迁移谱仪(IMS)作为一种快速的痕量检测仪器已在毒品、爆炸物、化学战剂等安全检测方面大量使用。IMS有如下优点:1)对单一成分的物质检出限低(纳克?皮克)；2)分析速度快(I?10秒)；3)在大气压条件下工作，没有庞大的真空系统，体积小；4)能够检测正离子和负离子，提供了很好的选择性；5)不需要样品前处理，测试简单。然而和其他现有检测技术相比，MS有一些局限性:1)不能充分地处理化学混合物，因为在离子源中复杂混合物中离子之间的交互作用会导致MS分辨模糊或产生不能分辨离子谱。因此当多种成分的化学物干扰存在时，MS容易发生误探测和假阳性；2)线性响应范围低(限于I?2个量级)，易饱和，因此必须要仔细的控制检测样品的量以避免发生饱和或非线性响应。如果这些局限能被克服MS将成为一个更有力的分析工具。一个克服MS局限性的办法是使其与气相色谱仪(GC)联用形成GC-1MS联用谱仪，将GC作为IMS的前端预分器，GC提供了将复杂混合物分离成单一成分进行探测的优势。
[0003]GC与MS联用已被证实增加的一维GC保留时间信息拓展了 MS对有机化学成分检测的分辨率，实现了更高的检出限，增加了线性范围。已有GC与MS联用的专利技术，专利US5811059A和专利US6481263B1分别公开了一种GC与单模式MS联用的技术，其分离能力好于单纯的MS技术，但是却只能检测一种电性的带电粒子，不能做到正负离子同时检测，对于那些电亲和性相反的物质则无法检测，比如负模式在检测爆炸物方面有着优秀的性能，却不能检测一些农药残留，这将限制GC-MS的应用范围。而专利DE19502674C1公开了利用切换电场实现正负离子兼测的方法，虽然实现正负离子兼测的目的，但是由于切换时间间隔，不能同时测量正负离子，在测量中会遗失正负离子关联信息。专利CN201917559U公开了一种GC和双模式离子迁移谱联用的装置，虽然实现了混合物的正负离子同时检测的技术，然而目前包括CN201917559U和US5811059A在内的所公开的GC和MS联用技术的专利都是将经GC分离的样品直接导入了电离区，这种将GC柱直接导入电离区结构声称适用于包括放射源、光电离源、其他目前已知可用的所有电离源。而电离源是頂S主要功能部件，不同的电离源产生的电离效果对谱仪的性能具有非常直接的影响，比如目前应用最广的放射性β源都会放射出高能初生电子(63N1:67keV，3H:18keV)，如果采用样品直接引入电离区的设计结构，当样品经过放射源附近时，将会被高能β射线直接打成分子离子碎片，或被电离成带正电的样品分子离子。一方面样品分子离子碎片会导致反应离子峰(RIP)增高，扰乱基线或产生干扰峰，减低谱仪的分辨率，尤其是对于如蛋白、核酸等生物大分子，硬电离源将会产生复杂的碎片，造成难以辨析的图谱，使GC-1MS联用谱仪难以拓宽到有机大分子的检测领域。另一方面样品分子离子碎片或带正电的样品分子离子会进而与反应离子发生反应生成不能分辨离子谱，导致谱线紊乱，严重影响谱线分析。而如果使用另一种应用较广泛的电离源-脉冲电晕放电，虽然电晕放电属于软电离(初生电子5eV?1eV),不会将样品分子成打碎片，然而会使通过电晕针附近的样品分子电离成带正电的分子离子，带正电的样品分子离子能与未被电离的载气分子反应而增加样品分析的复杂性甚至扰乱峰分析，此外还能与负反应离子发生中和反应被毁灭，从而逃逸检测。除了上述设计缺陷带来的问题外，目前的专利，包括双模式MS(CN201917559U)和单模式MS(US5811059A)还存在另一个设计缺陷，即在电离区产生的正离子和负离子在进入反应区时未能被分开。因为电离源电离载气时将会同时产生正离子(主要是(H2O)nH+)和负离子(主要是CV(H2O)2)，在电离区同一空间内生成的正负离子之间会产生库仑吸引力，如果不在电离区加一个推斥电压，在载气流带动下进入反应区的正离子与负离子(或电子)将会因它们之间的碰撞和重新结合而中和，这个反应区将变成一个正负离子毁灭的陷阱，即便在电离区加上一个推斥电压将不同电荷的离子分开，而由于离子重新结合和所造成的损失还是存在的[Siegel，M.ff., Atmospheric pressure 1nizat1n, in Plasma Chromatography, Carr, T.ff., Ed.,Plenum Press, New York, 1984, chap.3, pp.95-113.],因此这样的结构设计将会造成反应离子的损失，从而导致基线信号低下，仪器检测灵敏度下降。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备，该气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备能够避免样品分子离子碎片的产生或样品分子电离成带正电的分子离子，由此能够有效提高检测灵敏度。
[0005]根据本发明的一方面，本发明提供了一种气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备，该气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备包括:气相色谱仪，离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括:用于使诸如载气的气体电离产生离子的电离区，以及与所述电离区相邻、与所述电离区不同的用于使离子与样品结合的反应区，以及样品输送装置，该样品输送装置连接气相色谱仪和反应区，使来自气相色谱仪的样品不经过电离区，而直接被输送到反应区。
[0006]根据本发明的一方面，所述离子迁移谱仪还包括:大致设置在电离区与反应区之间的电极，该电极能够产生电场，用于使电离区产生的离子中的正离子或负离子移动到反应区。
[0007]根据本发明的一方面，离子迁移谱仪是双模式离子迁移谱仪，并且包括与电离区相邻的两个所述反应区，并且所述离子迁移谱仪还包括:分别大致设置在电离区与两个反应区中的一个之间以及电离区与两个反应区中的另一个之间的两个电极，所述两个电极能够产生电场，用于使电离区产生的离子中的正离子和负离子分别移动到两个反应区。
[0008]根据本发明的一方面，所述电极具有喇叭口状。
[0009]根据本发明的一方面，所述样品输送装置还包括:用于输送样品的管道；以及分流阀，该分流阀设置在管道上，用于调节被输送到两个反应区的样品量。
[0010]根据本发明的一方面，所述载气可以是空气或氮气。
[0011]根据本发明的一方面，本发明提供了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括:用于使气体电离产生离子的电离区，与所述电离区相邻、与所述电离区不同的用于使离子与样品结合的反应区，以及样品输送装置，该样品输送装置用于将样品不经过电离区，而直接输送到反应区。
[0012]根据本发明的一方面，所述离子迁移谱仪还包括:大致设置在电离区与反应区之间的电极，该电极能够产生电场，用于使电离区产生的离子中的正离子或负离子移动到反应区。
[0013]根据本发明的一方面，离子迁移谱仪是双模式离子迁移谱仪，并且包括与电离区相邻的两个所述反应区，并且
[0014]所述离子迁移谱仪还包括:分别大致设置在电离区与两个反应区中的一个之间以及电离区与两个反应区中的另一个之间的两个电极，所述两个电极能够产生电场，用于使电离区产生的离子中的正离子和负离子分别移动到两个反应区。
[0015]根据本发明的一方面，所述电极具有喇叭口状。
[0016]根据本发明的一些实施方式，气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备一方面实现正负离子同时检测，将正负图谱建立起了关联，对某些物质的分离能力好于通过切换电压实现正负模式的单管MS。一方面能避免样产生样品分子离子碎片的产生，使图谱简洁易辨认，从而更准确的检测目标分子，有效地提高分辨能力，进而使GC-1MS联用设备的应用领域拓展到分析高极性、难挥发和热不稳定有机大分子样品的范围。另一方面能够克服正离子与负离子离子发生中和毁灭而逃逸检测的缺陷，能够有效提高提高检测灵敏度。
[0017]根据本发明的一些实施方式，本发明的GC-MS联用设备融合了 GC和双模式MS两个系统的优点。GC可以是一种常规的分离仪器，在GC中气态样品随着载气经过一个分离柱，分离柱中设有固定相，样品组分通过与固定相分子之间的相互作用不同因而通过分离柱的保留时间就不同，GC以保留时间特征实现物质的鉴别。GC的保留时间在分钟量级(几分钟?几十分钟，最小峰宽十几秒)。而IMS测量的物质组分的漂移时间为毫秒量级(一般几个到几十个毫秒，峰宽小于