一种基于紫外发光二极管的质谱化学电离源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及质谱电离源，具体的说是一种基于紫外发光二极管的质谱化学电离 源，适用于现场分析的在线质谱仪。
【背景技术】
[0002] 挥发性有机物（VOCs)和半挥发性有机物（SVOCs)在环境中的含量很低，但大多具 有生物毒性，会对人体产生致病、致癌作用，因此环境中的有机污染物在线监测具有重要的 意义，也一直受到广泛的关注。在众多的在线监测技术中，在线质谱仪具有分辨率和灵敏 度高、通用性好、定性能力强等优点，能够实现实时、快速的定性和定量分析，满足日益增长 的海量样品分析检测和环境污染物在线监测的需求。在环境样品中有机污染物的在线监测 中，特别是对突发性环境污染事件的现场快速分析，要求在线质谱仪具有较快的分析速度、 较低的功耗、较高的集成度、便携性及稳定性。
[0003] 电离源是质谱仪的关键部件之一，它通过不同的物理或化学过程使待测物分子电 离，进而才能够被质量分析器分离和检测。电离源不仅决定着所能得到的质谱图特征，而 且在很大程度上也决定了整个仪器的灵敏度、分辨率和分析的准确度。传统的有机物质谱 中通常采用电子轰击电离源巧I)，运种电离源是在高真空环境中，利用热灯丝发射电子，通 过电场加速使电子获得约70eV的能量，去轰击待测物样品分子，进而得到样品离子。EI电 离源的结构简单，电离效率高，电离化合物时能够产生碎片离子，进而获得待测物分子的分 子量和结构信息。但是，EI是一种"硬"电离技术，大部分化合物在70eV的电子能量下都 会产生大量的碎片离子，在分析复杂混合物样品时，会造成质谱峰的相互重叠，导致识谱困 难，需要与其它的分离分析技术（如：色谱）进行联用。运样就增加了分析的时间，无法胜 任需要快速得到定性定量结果的在线分析。
[0004] 相对于EI来说，化学电离（Cl)的电离过程较为溫和，是一种"软"电离技术。CI 是利用试剂离子与待测样品分子之间的离子分子反应实现待测样品分子的电离，因此在CI 电离源内要求有较高的工作气压W满足较高的碰撞频率，其工作气压一般在10 1到几个 mbar之间。CI产生的碎片离子少，得到的质谱图相对简单，具有较高的灵敏度；而且能够利 用的试剂离子种类很多，通过选择不同的试剂离子，可W提高不同样品的电离效率和选择 性。CI电离源中，试剂离子常利用热灯丝或气体放电产生。在使用热灯丝时，为了减小电离 源内较高的工作气压对灯丝寿命的影响，需要将灯丝安装在高真空环境中，再利用电场把 热灯丝发射的电子通过小孔引入较高气压下的电离室中，运就影响了电离效率；而且在检 测氧化性或者腐蚀性气体样品时，会大大影响灯丝的寿命。利用气体放电的方法产生试剂 离子时，需要提供较高功率的高压电源W满足气体放电的需求，而且放电的过程通常较为 剧烈，特别是在直流放电中，其金属放电电极的氧化会影响到电离源的长期稳定性。运些都 会影响到用于现场分析在线质谱仪的便携性、功耗及稳定性等性能参数。
[0005] 据此，本发明专利采用体积小巧、功耗极低的紫外发光二极管扣V-LED)，将 UV-LED发出的紫外光照射在金属电极表面，使光电效应发射出的光电子在电场下加速并电 离试剂气体，产生试剂离子，W实现待测样品的化学电离。运种基于UV-LED的质谱化学电 离源具有体积小巧、结构紧凑、功耗低、易于集成等优点，适用于现场分析的在线质谱仪。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于紫外发光二极管的质谱化学电离源。本发明的化 学电离源利用光电效应产生的光电子激发试剂气体，从而产生用于化学电离的试剂离子， 具有结构紧凑、功耗低、易于控制的特点。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] 一种基于紫外发光二极管的质谱化学电离源，包括位于电离源腔体内部的紫外发 光二极管、光电子发射电极、光电子加速栅网电极、离子推斥电极、试剂离子引出电极、化学 电离反应区电极和差分接口电极；
[0009] 离子推斥电极、试剂离子引出电极、化学电离反应区电极和差分接口电极均为中 屯、部位设置有通孔的平板状电极，其中，化学电离反应区电极为1块或2块W上相互间隔、 同轴、平行设置的平板状电极；离子推斥电极、试剂离子引出电极、化学电离反应区电极和 差分接口电极沿各电极的通孔轴线从上至下依次相互间隔、同轴、平行设置；
[0010] 差分接口电极设置于电离源腔体底部的腔体壁上，差分接口电极和电离源腔体之 间设置有绝缘材料实现真空密封且相互绝缘；
[0011] 光电子发射电极和光电子加速栅网电极位于离子推斥电极和试剂离子引出电极 之间的间隔区域，
[0012] 光电子加速栅网电极为二个平板状的栅网电极或中空圆筒状栅网电极，光电子发 射电极为平板状电极，二个平板状的栅网电极及平板状电极依次相互间隔设置或中空圆筒 状栅网电极与平板状电极相互间隔设置；构成光电子加速栅网电极的二个平板状栅网电极 和光电子发射电极均与试剂离子引出电极上通孔轴线相平行，且试剂离子引出电极上的通 孔轴线延长线位于构成光电子加速栅网电极的二个平板状栅网电极之间，或者，构成光电 子加速栅网电极的中空圆筒状栅网电极与试剂离子引出电极上通孔同轴、光电子发射电极 与试剂离子引出电极上通孔轴线相平行，且试剂离子引出电极上的通孔轴线延长线位于构 成光电子加速栅网电极的中空圆筒状栅网电极中；紫外发光二极管发出的紫外光束照射在 光电子发射电极上靠近光电子加速栅网电极的表面。
[0013] 一试剂气体进样管穿过电离源腔体的外壁伸入在电离源腔体内部，试剂气体进样 管气体出口设置于离子推斥电极和试剂离子引出电极之间相互间隔的区域，试剂气体进样 管的气体入口端与试剂气体气源相连；
[0014] 一样品气体进样管穿过电离源腔体的外壁伸入在电离源腔体内部，样品气体进样 管气体出口设置于试剂离子引出电极和化学电离反应区电极之间相互间隔的区域，样品气 体进样管的气体入口端与样品气体气源相连。
[0015] 光电子发射电极靠近光电子加速栅网电极的一侧表面由金属或光电发射材料制 成，其表面的形状为下述形状中的一种：平板状、圆弧状及银齿状；光电子加速栅网电极为 网状金属电极，其网孔轴线朝向光电子发射电极设置。
[0016] 紫外发光二极管发出的紫外光波长为200~400nm。
[0017] 离子推斥电极和试剂离子引出电极间隔的中屯、区域构成试剂离子产生区，离子推 斥电极和试剂离子引出电极的间距、即试剂离子产生区的长度为0.1 ~10cm。
[001引于光电子发射电极和光电子加速栅网电极上按照电势由高到低的顺序依次加载 不同的电压，在光电子发射电极和光电子加速栅网电极之间形成电场强度为1~lOOOV/cm 光电子加速电场；
[0019] 紫外光束照射光电子发射电极上靠近光电子加速栅网电极一侧的表面上，产生的 光电子（e)经光电子加速电场的加速，获得足够的能量，并穿过光电子加速栅网电极进入 试剂离子产生区，光电子在试剂离子产生区内通过电子轰击电离使试剂气体电离产生试剂 离子肚）。
[0020] 试剂离子引出电极、化学电离反应区电极和差分接口电极间隔的中屯、区域构成化 学电离反应区，样品分子（M)和试剂离子（G+)之间的化学电离在化学电离反应区中进行， 试剂离子引出电极和差分接口电极的间距、即化学电离反应区的长度为0. 1~20cm。
[0021] 于离子推斥电极、试剂离子引出电极、化学电离反应区电极和差分接口电极上按 照电势由高到低的顺序依次加载不同的电压，分别在试剂离子产生区和化学电离反应区的 轴线方向形成电场强度为1~