敞开式大气压离子化装置及方法与流程

本发明涉及质谱分析，特别涉及敞开式大气压离子化装置及方法。

背景技术：

敞开式质谱离子源是一种无需或者只需很少样品前处理，可在敞开的大气压环境中直接对样品进行解吸和离子化的新型离子源，能满足原位、实时、快速的质谱分析需要，且具有较高的检测稳定性和灵敏度(可达ppb级)，是当前质谱仪器领域竞争的焦点、热点和前沿。

DBDI是由清华大学张新荣教授于2007年在国际上首次提出的一种新型质谱离子源，基本原理为：通过交流高压激发绝缘介质管内的氦气等惰性气体，形成可喷射的等离子体束，再利用潘宁电离等机理实现样品离子化，是一种非表面接触型大气压解析/离子化-质谱分析技术。

目前，利用DBDI的质谱仪存在样品离子化效率低、信噪比低等不足。

技术实现要素：

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种样品离子化效率高、信噪比高、检测灵敏度高的敞开式大气压离子化装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种敞开式大气压离子化装置，所述敞开式大气压离子化装置包括介质阻挡放电离子源；所述敞开式大气压离子化装置进一步包括：

容器，所述容器容纳辅助液体；

输送单元，所述输送单元用于将所述容器内的辅助液体输送到喷头；

喷头，从所述喷头出射的辅助液体被从所述介质阻挡放电离子源的喷嘴出射的等离子束离子化；

电源，所述电源向所述喷头施加直流电压；

进样器，从所述进样器出射的待测样品被离子化的辅助液体离子化。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述喷头为中空的针状结构。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述喷头的内径为20-100μm，所述喷头的出口处的内径为5-30μm。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述喷头的末端、进样器的末端与所述介质阻挡放电离子源的喷嘴的临着质谱进口的端部的内壁沿着喷嘴的中心轴线向外延伸形成的几何体的外缘相切。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述喷嘴的中心轴线与质谱进口的中心轴线共线。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，可选地，所述喷头的内壁和外壁具有导电层，所述电源连接所述导电层。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述辅助液体是酸或酸性盐溶液。

根据上述的敞开式大气压离子化装置，优选地，所述直流电压为0-20KV。

本发明的目的还在于提供了一种离子束喷射距离远、强度高、气体利用效率高的离子束强化方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：

敞开式大气压离子化方法，所述敞开式大气压离子化方法包括以下步骤：

(A1)气体在介质阻挡放电离子源中被电离形成等离子体束，并从喷嘴出射；

(A2)从喷头出射的被施加电压的辅助液体与从喷嘴出射的等离子体束发生电荷转移反应，从而被离子化；

(A3)从进样器出射的待测样品与离子化的辅助液体发生电荷转移反应，从而被离子化。

根据上述的敞开式大气压离子化方法，优选地，所述喷头的末端、进样器的末端与所述喷嘴的临着质谱进口的端部的内壁沿着喷嘴的中心轴线向外延伸形成的几何体的外缘相切。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.能够提高样品的离子化效率，增加信号强度，降低背景噪声，显著提高截止阻挡放电离子源的检测灵敏度；

2.通过辅助不同的溶液能针对不同的样品形成特有的加合离子形式。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的敞开式大气压离子化装置的结构简图；

图2是根据现有技术测出的咖啡因的质谱图；

图3是根据本发明实施例2测出的咖啡因的质谱图；

图4是根据现有技术测出的扑灭津的质谱图；

图5是根据本发明实施例3测出的扑灭津的质谱图；

图6是根据现有技术测出的苏丹红Ⅰ的质谱图；

图7是根据本发明实施例4测出的苏丹红Ⅰ的质谱图。

具体实施方式

图1-7和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的敞开式大气压离子化装置的结构简图，如图1所示，所述敞开式大气压离子化装置包括：

介质阻挡放电离子源；

容器，所述容器容纳辅助液体，如根据检测对象不同而相应地设置酸或酸盐溶液作为辅助溶液，如盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、苯甲酸等；如碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐溶液等；

输送单元，所述输送单元用于将所述容器内的辅助液体输送到喷头，如利用泵、管道的组合去定量、输送辅助液体；

喷头，从所述喷头出射的辅助液体被从所述介质阻挡放电离子源的喷嘴出射的等离子束离子化；

电源，所述电源向所述喷头施加直流电压；

进样器，从所述进样器出射的待测样品被离子化的辅助液体离子化。

敞开式大气压离子化方法，所述敞开式大气压离子化方法包括以下步骤：

(A1)气体在介质阻挡放电离子源中被电离形成等离子体束，并从喷嘴出射；

(A2)从喷头出射的被施加电压的辅助液体与从喷嘴出射的等离子体束发生电荷转移反应，从而被离子化；

(A3)从进样器出射的待测样品与离子化的辅助液体发生电荷转移反应，从而被离子化。

实施例2：

根据本发明实施例1的敞开式大气压离子化装置及方法在检测咖啡因中的应用例。

在该应用例中，容器选择密闭玻璃瓶，体积50mL；喷头选择石英玻璃毛细管，内径为20μm，出口处内径为10μm，喷头连接电压设为0V；介质阻挡放电离子源的加热温度设为140℃，喷嘴距质谱进样口1.5cm；进样器采用进样毛细管，距质谱进样口0.5cm，喷头位于离子源喷嘴与进样毛细管之间，距质谱进样口1cm，所述喷头的末端、进样器的末端与所述介质阻挡放电离子源的喷嘴的临着质谱进口的端部的内壁沿着喷嘴的中心轴线向外延伸形成的几何体的外缘相切，所述喷头和进样器出口的中心轴线分别与所述喷嘴的中心轴线相交，所述喷嘴的中心轴线与质谱进口的中心轴线共线；质谱检测m/z范围设为50～1000，惰性气体流速设为0.8L/min，检测样品为咖啡因标准样品(溶于甲醇，浓度50ppb)，辅助溶液为5mol的盐酸溶液。如图2-3所示，质谱检测灵敏度提高了12倍。

实施例3：

根据本发明实施例1的敞开式大气压离子化装置及方法在检测扑灭津中的应用例。

在该应用例中，容器选择密闭金属瓶，体积50mL；喷头使用石英玻璃毛细管，内壁和外壁镀有导电层，内径为50μm，出口处内径为30μm；导电层连接直流电压设为10V；离子源的加热温度设为140℃，喷嘴距质谱进样口1.5cm，进样毛细管距质谱进样口0.5cm，喷头位于离子源喷嘴与进样毛细管之间，距质谱进样口1cm，所述喷头的末端、进样器的末端与所述介质阻挡放电离子源的喷嘴的临着质谱进口的端部的内壁沿着喷嘴的中心轴线向外延伸形成的几何体的外缘相切，所述喷头和进样器出口的中心轴线分别与所述喷嘴的中心轴线相交，所述喷嘴的中心轴线与质谱进口的中心轴线共线；质谱检测m/z范围设为50～1000，惰性气体流速设为0.8L/min，检测样品为扑灭津标准样品(溶于甲醇，浓度50ppb)，辅助溶液为5mol的乙酸溶液。如图4-5所示，质谱检测灵敏度提高了10倍。

实施例4：

根据本发明实施例1的敞开式大气压离子化装置及方法在检测苏丹红Ⅰ中的应用例。

在该应用例中，容器选择密闭金属瓶，体积为50mL；喷头选择金属材料，内径为50μm，出口处的内径为15μm；喷头连接电压设为20V；离子源的加热温度设为140℃，离子源喷嘴距质谱进样口1.5cm，进样毛细管距质谱进样口0.5cm，喷头位于喷嘴与进样毛细管之间，距质谱进样口1cm，所述喷头的末端、进样器的末端与所述介质阻挡放电离子源的喷嘴的临着质谱进口的端部的内壁沿着喷嘴的中心轴线向外延伸形成的几何体的外缘相切，所述喷头和进样器出口的中心轴线分别与所述喷嘴的中心轴线相交，所述喷嘴的中心轴线与质谱进口的中心轴线共线；质谱检测m/z范围设为50～1000，惰性气体流速设为0.8L/min，检测样品为苏丹红Ⅰ标准样品(溶于甲醇，浓度100ppb)，辅助溶液为10mol的碳酸盐溶液。如图6-7所示，质谱检测灵敏度提高了6倍。