电喷雾电离装置及质谱仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及质谱分析技术领域，特别是涉及一种电喷雾电离装置及质谱仪。
【背景技术】
[0002]色谱质谱联用技术兼具色谱的高分离效率及质谱的高选择性、高灵敏度的优点，目前仍然是复杂样品分析的最有效的方法。然而，由于色谱分离过程不能在短时间内完成，色质联用的方法并不是一种高通量的分析方法，不足应对某些要求结果立等可得或大样本量的分析任务。
[0003]流动注射-质谱分析(flowinject1n-massspectrometry analysis)技术是一种具有高通量分析能力的方法。流动注射质谱分析的仪器装置通常包含溶剂输送装置、进样阀及质谱仪电离源，通过溶剂传输管路将它们连接在一起。当进样阀处于上样(load)位置时，样品溶液通过进样针注入样品环中，此时溶剂通过阀上一个单独的通道流入质谱电离源；当样品注入完毕后，将进样阀切换至进样(iniect1n)状态，此时溶剂在阀上的流路由上述单独通道切换至样品环，将注入的样品带入质谱电离源。自动进样机器人的使用，大提高了流动注射-质谱分析方法的分析速度，使该技术在需要大样本、大数据量采集分析的代谢组学、临床检测及相关药效、毒理及机制研究有一定的优势。
[0004]然而，该方法也具有以不足:1)需要适当的样品前处理，以除去样品溶液中抑制电离的大量背景基质，这限制了分析通量的提高；2)进样针、管路及电离源的喷针会有分析物残留，即使是少量的残留也会使微量分析的定量结果有明显的偏差；3)发生污染后，进样针、管路及电离源喷针的更换十分繁琐。
[0005]美国专利号为US 6858437B2的文献公开了一种直接流动注射分析雾化电喷雾技术，该技术的特殊之处在于使用进样针替代了传统电喷雾电离源的喷针。当进样针吸取样品溶液后，直接插入与进样针紧密配合的探头中，通过施加直流电压于进样针上，必要时在进样针与探头之间的空隙中通以辅助雾化气，实现对目标分析物的电喷雾电离。进样针可以为多次使用的针头，也可以为可抛弃型吸头。通过在进样针上填装色谱填料，可以实现简易的样品制备，以减少背景基质对电离的抑制。另外，雾化气的使用可以降低电喷雾所需电压幅值，提高喷雾稳定性和脱溶剂化效率。该方法虽然解决了部分流动注射-质谱分析技术的缺陷，但仍然存在以下两个不足:1)进样针吸取溶液后，需插入与之紧密配合的探头中，此时残留在进样针上的溶液可能会污染探头，残留于探头上的污染物可能会干扰下次分析；2)若使用的是塑料材料的可抛弃型吸头，所加直接电需通过一个金属部件与吸头内的样品溶液接触，这不仅增加了装置的复杂程度，也存在污染物残留于金属部件上的可能。
[0006]传统的移液方法使用移液管，采用目视对刻度的方法进行定体积移液，所用移液管在清洗后可再次使用，这种移液方法虽然准确度较高，但效率太低。采用移液枪配合低价的可抛弃型塑料吸头的移液方法，已经成为主流。该方法移液速度快，成本低，多次移液间没有交叉污染。所用的塑料吸头由于大批量标准化生产，目前的采购价格非常低廉。Williams 等人(《Rapid Communicat1n in Mass Spectrometry》杂志，2001 年，第 15 卷，1890-1891页)使用可抛弃性移液枪吸头作为电喷雾喷针，实现了对有机合成中间产物的质谱分析，减少了多次分析的交叉污染。然而该方法，为了实现电喷雾电离，所加直流电压需通过插入吸头与溶液接触的金属针，施加于吸头尖端。由于金属针直接与溶液接触，多次分析里需进行清洗，使分析过程仍显复杂。由于未使用雾化气辅助电喷雾的产生，该方法所需的起喷电压较高，电喷雾的稳定性及重现性不足。
[0007]Franzke 等人(《Analytical B1anaytical Chemistry》杂志，2010 年，第 397卷，1767-1772页)于2010年提出了介质阻挡电喷雾方法，该方法所施加的电压为方波交流高压，电极与样品溶液由一层电介质层隔开，不与样品溶液直接接触。Qiao等人的(《Analytical Chemistry》杂志，2012年，第84卷，7422-7430页)则提出一种与介质阻挡电喷雾原理类似的方法，并且给此方法提出了一个新的名字-静电喷雾电离。在该文章中尝试了将介质阻挡电喷雾技术与吸头电喷雾方法结合起来，该方法显然避免了 Williams等人所公开的吸头喷雾方法中需使用金属针与溶液接触的缺陷。Qiao等人采用的是直接电喷雾的方式，这种情况下，为了使电喷雾稳定，所选用吸头的尖端应尽可能小。Qiao等人选用了的可抛弃型聚丙烯材质的移液枪吸头的尖端外径约为350 μ m，如此细的聚丙烯塑料的尖端的刚性不足，吸头与吸头之间的弯曲程度也不一样，这显然会影响吸头电喷雾的重现性。为了提高重现性，有必要使用尖端刚性更好的吸头，例如，采用尖端外径为750 μπι的20 μ L吸头。然而，在所述直接电喷雾的方式下，介质阻挡电喷雾要实现对溶液的喷雾会要求所加方波交流电压的峰峰值较直流电喷雾的电压值高，并且随着喷针尖端的口径尺寸增大而增大，而当交流电压的峰峰值过高时，则容易引起电极与周围环境的放电。
[0008]基于上述方式的缺陷，为了发展一种可用于直接快速分析，重现性良好且无交叉污染的电喷雾电离质谱分析方法，应该对上述方法进行改进，实现在尖端尺寸更大的吸头上实现电喷雾电离。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的是发展一种可用于质谱仪的直接快速分析、重现性良好且无交叉污染的电喷雾电离装置，可以在电极不接触溶液的前提下，实现在尖端尺寸更大的可抛弃吸头上实现电喷雾电离。
[0010]为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种电喷雾电离装置，用于电离溶液中的待分析物，所述电喷雾电离装置包括:电离腔体；液体吸头，用于引导所述溶液以液滴的形式从液体吸头的出口端进入电离腔体，至少部分的所述液体吸头在预定时间内相对所述电离腔体的表面保持一个电势差，以使进入电离腔体的液滴带电；一个或多个导气管，用于引导一股或多股气流进入所述电离腔体，所述一股或多股气流指向所述液体吸头的出口端，且导气管与液体吸头的延伸方向成一预定角度；其中，所述导气管与液体吸头间设置为可自由分离；离子取样口，开口端朝向所述电离腔体，用于引导所述溶液的待分析物离子进入位于所述电喷雾电离装置下级的质量分析器。
[0011]可选的，所述液体吸头为具有锥形尖端作为所述出口端的锥形液体吸头。
[0012]可选的，所述液体吸头的锥形尖端的外径尺寸取值范围为:10?50 μπι ;或50?200 μ m ;或 200 ?500 μ m ;或 500 ?1000 μ m ;或 1000 ?2000 μ m。
[0013]可选的，所述液体吸头内设有色谱填料。
[0014]可选的，所述色谱填料所用材料包括:多孔硅胶颗粒、纸纤维多孔整体材料、聚合物整体柱及聚合物裹颗粒物中的一种或多种混合物。
[0015]可选的，所述溶液在施加于所述液体吸头进口端和出口端间