一种离子进样方法及多通道阵列离子阱质谱系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于质谱技术领域，具体涉及离子进样技术。
【背景技术】
[0002]质谱分析法是通过对样品离子质荷比的分析而实现的对样品进行定性和定量的分析方法。用来进行质谱分析的质谱仪作为现代分析仪器的核心，是一种用于检测物质化学成分的高灵敏度、高分辨率的仪器，能对低含量物质进行痕量检测。它首先将样品转换为气态离子，然后通过电场将离子按照荷质比的大小进行分离，再测量出离子的强度形成质谱图，根据质谱图可以定性或定量得到物质的化学成分，具有灵敏度高、检测限低和定性定量能力强等优点，已被广泛应用于食品安全、生命科学、医药检测和环境检测等众多领域，并且仍具有独特的优势和发展潜力。
[0003]质量分析器作为质谱仪的核心部件，在整个质量分析过程中起到关键性作用。按照质量分析器的种类不同可以分为四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行质谱仪和磁质谱仪等。离子阱质量分析器结构简单，体积小，具有定性分析能力强，灵敏度高，能够进行多级质谱分析的优点，可以应用于小型质谱领域。
[0004]较为常用的离子阱为三维离子阱，由两个端盖电极和一个环电极组成，在环形电极上施加基础射频电压和直流电压，在端盖电极上施加交流补充电压，将离子稳定地储存在离子阱中。但是，由于离子被束缚在离子阱的中心，离子之间容易发生相互作用，造成空间电荷效应影响分析结果，其次三维离子阱的电极都为双曲面，机械容差小，对机械加工的精度要求高，加工难度大。离子阱与四级杆优点结合的产物——二维线性离子阱由四根圆杆或是双曲面电极和前后两个透镜组成，在两组电极上施加相位相反的射频电压形成径向捕获场，在透镜上施加直流电势形成轴向捕获场，从而将离子捕获并储存在阱中。离子在阱呈长条状排列，从而避免了空间电荷效应，离子储存效率高。中国某专利中提出一种新型的质量分析器一一阵列离子阱，主要结构为前后两块端盖电极上设置多个进样口，每个质量分析通道上分别设置上下两个电极，每个电极上设置一个离子引出槽，位于离子质量分析器两侧的质量分析通道两端各平行设置地电极，具有多个离子存储空间，能同时进行多通道离子分析。阵列离子阱结构简单，加工方便，广泛应用于小型化质谱仪的研宄。
[0005]阵列离子阱质谱仪主要由电离源，离子阱，真空腔，真空泵，电路系统和离子检测器组成。阵列离子阱能够进行多通道离子分析，提高分析效率。质谱仪必须要在一定真空度条件下工作，才能减少气相离子与其他分子的碰撞几率，才能更容易通过。真空度不好会造成严重问题:(I)大量的氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；⑶离子传输效率低，极大影响检测的灵敏度；⑷离子碰撞后产生分散，降低质谱分辨率；(5)引起额外的离子一分子反应，改变裂解模型，使谱图复杂化。因此为了获得离子的良好分离和分析效果，避免离子损失，凡有样品分子及离子存在和通过的地方，真空度必须满足一定条件。
[0006]常用的离子源有电子轰击电离源(EI)，电喷雾电离源(ESI)，化学电离源(Cl)，大气压化学电离源(APCI)，快原子轰击电离源(FAB)，场解析电离源(FD)等。其中只有EI源属于系统内部电离源，其余都为外部电离源。
[0007]EI源主要由电离室(离子盒)、灯丝、离子聚焦透镜和一对磁极组成，加热灯丝发射电子束去轰击气体状态的分子或原子，使其电离。这种电离方式的离子化室的气密性较好，与阵列离子阱联用，能降低多个离子源对阵列离子阱系统真空度的影响。但是由于EI源在系统内部电离，容易造成多个离子通道的样品发生干扰，而且此种电离方式主要应用于挥发性样品，对非挥发和难挥发的试样分析较为困难，使用范围较为狭窄，有的化合物在EI方式下分子离子不稳定易碎裂，得不到分子量信息，谱图复杂解释有一定困难。
[0008]电喷雾电离源(ESI)是一种“软电离”质谱技术，能快速、正确地测定从小分子到生物大分子的分子量。其优点为:(I)液相中的被检测分子变成气相离子时不会因发生裂解而造成碎片峰；(2)通过碰撞诱导裂解(CID)可以产生碎片，从而提供分子的结构信息。由于ESI产生的多电荷离子、对某些极性合物电离的高效率以及软电离等特性，使得质谱在分析极性化合物易热分解和高分子量化合物方面成为最有效的工具之一。传统电喷雾电离源质谱仪结构，带有样品的流动相通过一个带有数千伏高压的针尖喷口喷出，生成带电液滴，利用大气压差进入第一级真空，经干燥气除去溶剂后，带电离子通过毛细管或者小孔直接进入离子阱质量分析器中进行分析。
[0009]ESI虽然被广泛使用，但由于ESI是在系统外部电离产生的离子，经过系统的大气压离子接口才能进入系统内部进行分析，所以大气压离子接口处于完全开通状态，导致外部空气进入真空腔，对真空度造成一定的影响。大气压离子接口越大，数目越多，对系统内部的真空度影响越大。因此，当与阵列离子阱联用时，由于阵列离子阱通道数目较多，每路离子通道都需要配备一个大气接口使外部电离的离子进入系统内部，严重导致仪器内部真空度降低，必须采用更大功率的泵进行抽气才能满足实验真空度的需求，使之不适用于小型化质谱仪。所以阵列离子阱质谱系统采用ESI等外部电离方式时，至多只能同时开通两个离子通道进行工作，大大降低了系统的工作效率。
【发明内容】
[0010]本发明目的是:提供一种离子进样方法和多通道阵列离子阱质谱系统，克服传统阵列离子阱系统工作效率低的不足，使离散型离子阱质量分析器达到最佳分析性能。
[0011]本发明的技术方案是:
[0012]一种离子进样方法，其步骤包括:
[0013](I)在多通道阵列离子阱的离子通道上设置进样阀，采用分时轮流开通方式即开启离子源与真空腔之间的部分所述进样阀，部分所述离子通道开通；
[0014](2)离子通过所述进样阀进入真空腔，完成离子进样过程。
[0015]进一步的，步骤(I)中所述进样阀的个数与所述离子通道数相同，每条离子通道对应一个进样阀。
[0016]进一步的，步骤(I)中所述进样阀的个数为n，所述η大于或等于2。
[0017]进一步的，在离子通过所述进样阀全部进入所述真空腔的过程中，同一时间段所述进样阀的开启个数大于或等于1，所述进样阀的关闭个数大于或等于I。
[0018]进一步的，在离子通过所述进样阀全部进入所述真空腔的过程中，任意所述进样阀的开启次数大于或等于I。
[0019]进一步的，所述η个进样阀的开启时间的总和等于离子通过所述进样阀全部进入所述真空腔中的时间，所述η个进样阀开启的时间均相同。
[0020]进一步的，所述进样阀为电磁阀、夹管阀和气压阀中的一种或几种。
[0021]本发明的另一技术方案是:
[0022]一种多通道阵列离子阱质谱系统，应用于上述任意一项所述的离子进样方法，所述多通道阵列离子阱质谱系统包括:离子源、离子传输毛细管、进样阀、真空腔、真空泵系统、阵列离子阱质量分析器和离子检测器，所述离子传输毛细管的前端连接所述离子源，所述离子传输毛细管的后端与真空腔连接，所述离子传输毛细管上设有所述进样阀，所述真空泵系统与所述真空腔连接，所述真空腔内依次设有所述阵列离子阱质量分析器和所述离子检测器。
[0023]本发明的优点是:
[0024]1.本发明使得阵列离子阱的离子通道合理开关，提高离子的注入速度与效率，能与多种离子源联用。
[0025]2.本发明的真空气压更稳定，不需使用更大功率的真空泵。
[0026]3.本发明结构简单，只需毛细管、进样阀和合理的离子进样时序安排就能实现目标，大幅度提高性能的同时节省了仪器成本。
[0027]4.本发明可有效提高进样效率和质谱分辨率。
【附图说明】
[0028]图1为多通道阵列离子阱质谱系统在实施例1中的结构示意图；
[0029]图2为本发明所述的一种离子进样方法