一种用于质谱的能量可调放电光电离源的制作方法

本发明涉及一种电离源，具体的说是一种用于质谱的能量可调放电光电离源，该电离源能够根据待测样品的电离能，选择光子能量相匹配的放电气体，实现待测样品的高效电离。

背景技术：

电离源作为质谱的核心部件之一，对质谱所检测到的谱图以及仪器分辨率、灵敏度等性能都有着较大的影响，纵观质谱的发展历史，电离源的每一次发展与创新也都极大地促进了质谱技术的进步。光电离指待测样品分子吸收光子能量大于其电离能时，分子即会失去电子而实现电离。根据电离过程中待测样品分子吸收一个还是几个光子的区别，光电离在原理上可以区分为单光子电离源和共振增强多光子电离源。常规采用的光源包括可调波长紫外激光器、同步辐射光源、微波放电真空紫外光源、电子泵浦稀有气体准分子灯、低压惰性气体真空紫外放电灯等多种类别。其主要不足在于光子能量及波长固定，或者调节难度较大，对于复杂或者变化样品的分析普适性较差。因此开发能量可调的放电光电离源，对于宽电离能范围的复杂待测样品分析具有重要意义，提升仪器电离能量调节的便携性，能够有效拓宽仪器的应用领域。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种更精确、高效的用于质谱能量可调放电光电离源。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

包括能量调节系统、光子发生系统以及密闭电离腔体，其特征在于：

所述能量调节系统包括n个气源和设置于每个气源出口处的流量控制阀，n为大于等于3的整数；

所述光子发生系统包括上下两端开口的放电管及螺旋缠绕于放电管外壁面上的高频线圈；

所述气源中放电气体经由流量控制阀设定流速后，经由气体通道进入放电管，不同气源的单独开启选择或二路以上混合开启将于放电管内产生不同的光子能量；

所述气体通道与放电管的上开口端直接相连；于放电管外壁上缠绕有高频线圈，电离腔体上端设有通孔，放电管的下开口端与电离腔体上端通孔四周边缘密闭连接；于高频线圈上施加高频电压，放电气体进入放电管在高频电压作用下放电，产生光子；

所述光子发生系统产生的光子进入电离腔体；于光电离区域靠近光子发生系统的一侧设置有样品进样管，待测样品经由样品进样管进入电离腔体，并在光子的作用下实现电离，形成一光电离区域；于电离腔体下端设有离子出口。

所述气源为氩气、氦气、氪气、氮气、空气等气体中的三种以上气体，分别作为放电气体，每一路气源由其相对应的流量控制阀控制放电气体流速。

所述放电管设置为普通玻璃或者石英玻璃材质。

所述放电管内径设置为0.5～10mm，长度设置为1～30cm；

所述流量控制阀流速设置为5～1000ml/min；

所述气体通道为不锈钢或者聚四氟乙烯管路，内径1～6mm；

所述高频线圈上施加高频电压为直流电压或射频电压。

该电离源能够根据待测样品的电离能，选择光子能量相匹配的放电气体，实现待测样品的高效电离。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为分别基于kr、ar、he作为放电气体针对相同样品的检测谱图对比。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明的结构示意图。本发明的用于质谱的能量可调放电光电离源，包括能量调节系统10、光子发生系统20以及密闭电离腔体30，其特征在于：

所述能量调节系统10包括n个气源和设置于每个气源出口处的流量控制阀，n为大于等于3的整数；

所述光子发生系统20包括上下两端开口的放电管22及螺旋缠绕于放电管外壁面上的高频线圈21；

所述气源中放电气体经由流量控制阀设定流速后，经由气体通道23进入放电管22，不同气源的单独开启选择或二路以上混合开启将于放电管内产生不同的光子能量；

所述气体通道23与放电管22的上开口端直接相连；于放电管22外壁上缠绕有高频线圈21，电离腔体30上端设有通孔，放电管22的下开口端与电离腔体30上端通孔四周边缘密闭连接；于高频线圈21上施加高频电压，放电气体进入放电管22在高频电压作用下放电，产生光子；

所述光子发生系统20产生的光子进入电离腔体30；于光电离区域30靠近光子发生系统20的一侧设置有样品进样管32，待测样品31经由样品进样管32进入电离腔体30，并在光子的作用下实现电离，形成一光电离区域；于电离腔体30下端设有离子出口。

所述气源为氩气、氦气、氪气、氮气、空气等气体中的三种以上气体，分别作为放电气体，每一路气源由其相对应的流量控制阀控制放电气体流速。

所述放电管22设置为普通玻璃或者石英玻璃材质。

所述放电管22内径设置为0.5～10mm，长度设置为1～30cm；

所述流量控制阀流速设置为5～1000ml/min；

所述气体通道23为不锈钢或者聚四氟乙烯管路，内径1～6mm；

所述高频线圈21上施加高频电压为直流电压或射频电压。

在实际应用过程中，能够根据待测样品的电离能，选择光子能量相匹配的放电气体，实现待测样品的高效电离。

实施例1

针对该发明的电离源，通过能量调节系统10分别更换kr、ar以及he作为放电气体，依次得到10.0/10.6ev(kr)、11.6/11.8ev(ar)以及21.2ev(he)有显著差异能量的光子。利用上述不同能量的光子，基于乙烯、丙烯混合标准气作为测试样品，由结果可以看出所得谱图差异明显。换言之，对于不同电离能的样品，通过切换光子能量不同的放电气体，能够起到有针对性的高效电离作用，有效扩展应用领域。

技术特征：

1.一种用于质谱的能量可调放电光电离源，包括能量调节系统(10)、光子发生系统(20)以及密闭电离腔体(30)，其特征在于：

所述能量调节系统(10)包括n个气源和设置于每个气源出口处的流量控制阀，n为大于等于3的整数；

所述光子发生系统(20)包括上下两端开口的放电管(22)及螺旋缠绕于放电管外壁面上的高频线圈(21)；

所述气源中放电气体经由流量控制阀设定流速后，经由气体通道(23)进入放电管(22)，不同气源的单独开启选择或二路以上混合开启将于放电管内产生不同的光子能量；

所述气体通道(23)与放电管(22)的上开口端直接相连；于放电管(22)外壁上缠绕有高频线圈(21)，电离腔体(30)上端设有通孔，放电管(22)的下开口端与电离腔体(30)上端通孔四周边缘密闭连接；于高频线圈(21)上施加高频电压，放电气体进入放电管(22)在高频电压作用下放电，产生光子；

所述光子发生系统(20)产生的光子进入电离腔体(30)；于光电离区域(30)靠近光子发生系统(20)的一侧设置有样品进样管(32)，待测样品(31)经由样品进样管(32)进入电离腔体(30)，并在光子的作用下实现电离，形成一光电离区域；于电离腔体(30)下端设有离子出口。

2.根据权利要求1所述用于质谱的能量可调放电光电离源，其特征在于：

所述气源为氩气、氦气、氪气、氮气、空气等气体中的三种以上气体，分别作为放电气体，每一路气源由其相对应的流量控制阀控制放电气体流速。

3.根据权利要求1所述用于质谱的能量可调放电光电离源，其特征在于：

所述放电管(22)设置为普通玻璃或者石英玻璃材质。

4.根据权利要求1所述用于质谱的能量可调放电光电离源，其特征在于：

所述放电管(22)内径设置为0.5～10mm，长度设置为1～30cm。

5.根据权利要求1或2所述用于质谱的能量可调放电光电离源，其特征在于：

所述流量控制阀流速设置为5～1000ml/min；

所述气体通道(23)为不锈钢或者聚四氟乙烯管路，内径1～6mm。

6.根据权利要求1所述用于质谱的能量可调放电光电离源，其特征在于：

所述高频线圈(21)上施加高频电压为直流电压或射频电压。

技术总结
本发明涉及电离源，具体的说是一种用于质谱的能量可调放电光电离源。该发明中，包括能量调节系统、光子发生系统以及光电离区域三大部分，其中能量调节系统是该电离源实现能量调节的核心所在。通过调节、控制进入光子发生系统的放电气体，由不同的放电气体在光子发生系统产生不同能量的光子。待测样品通过气体进样管路进入光电离区域，在不同能量光子的作用下实现电离。实际应用过程中，根据待测样品所需的电离能量，通过能量调节系统选择不同能量的放电气体，实现目标待测样品的高效电离。

技术研发人员：李海洋;李庆运;花磊;何梦琦;万宁波
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2018.11.27
技术公布日：2020.06.02