敞开式离子源系统和质谱仪的制作方法

本发明涉及检测设备领域，特别是涉及一种敞开式离子源系统和质谱仪。

背景技术：

质谱分析技术具有分析速度快、专属性强和灵敏度高等优点，从而被广泛应用。敞开式离子化质谱又名常压敞开式质谱、直接离子化质谱或原位直接电离质谱，是一类以大气压电离技术为基础、仅需简单样品前处理、常温常压下即可对样品中复杂待测物直接分析的质谱技术。然而现有的敞开式质谱多通过进样针进样，仍需对包括瓜果蔬菜、皮肤组织等具有表面结构的样品进行如破碎、离心、萃取等前处理过程，耗时长，无法满足大批量样品原位快速检测的要求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种无需对具有表面结构的样品进行复杂的前处理过程并便于满足大批量样品原位快速检测的敞开式离子源系统和质谱仪。

一种敞开式离子源系统，包括：

进样机构，所述进样机构包括集液容器、采样柱和过滤件；所述集液容器具有集液槽；所述采样柱设于所述集液槽内，所述采样柱内设有样品槽，所述采样柱的顶端为采样端，所述过滤件设于样品槽内并靠近所述采样端；以及

电离源机构，所述电离源机构包括电离室和毛细管，所述电离室具有电离腔，所述毛细管穿设于所述集液容器的器壁，且所述毛细管的进液端伸入至所述样品槽内，所述毛细管的喷样端伸入至所述电离腔内。

在其中一个实施例中，所述毛细管的进液端靠近所述过滤件设置。

在其中一个实施例中，所述进样机构还包括用于向所述样品槽注入溶剂的注液管路，所述注液管路的出液区段穿设于所述集液容器的器壁内并使所述注液管路的出液口位于所述样品槽的底部。

在其中一个实施例中，所述采样柱的外径从与所述集液容器连接的底部至顶部逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述采样端的外轮廓整体上呈外径逐渐增大的弧形结构；和/或

所述样品槽整体上呈沉台结构。

在其中一个实施例中，所述集液容器和所述采样柱为一体成型的结构。

在其中一个实施例中，所述进样机构还包括用于使所述集液槽内的废液排出的排液管路，所述排液管路的进液区段穿设于所述集液容器的器壁内并使所述排液管路的进液口位于所述样品槽的底部。

在其中一个实施例中，所述过滤件为滤膜。

在其中一个实施例中，所述电离源机构还包括雾化器和电离源，所述雾化器用于使从所述毛细管喷出的待测样品雾化，所述电离源用于使雾化后的液滴电离。

一种质谱仪，包括离子传输机构、质量分析器、检测器以及上述任一项所述的敞开式离子源系统，所述离子传输机构分别与所述电离室和所述质量分析器连接，所述检测器与所述质量分析器连接。

上述敞开式离子源系统包括进样机构和电离源机构，其中，进样机构包括集液容器、采样柱和过滤件，集液容器具有用于收集样品槽内的样品溶液的集液槽，采样柱设于集液槽内以便于采样柱内的溶剂溢流入集液槽内从而使包括瓜果蔬菜、皮肤组织等具有表面结构的待测样品能够充分浸润在样品槽内的溶液中，采样柱内设有样品槽，采样柱的顶端为采样端以用于放置具有表面结构的待测样品，过滤件设于样品槽内并靠近采样端以过滤杂质；电离源机构包括电离室和毛细管，电离室具有电离腔，毛细管穿设于集液容器的器壁，且毛细管的进液端伸入至样品槽内，用于通过毛细作用使待测溶液样品进入电离腔内进行雾化电离。使用上述敞开式离子源系统时，无需再对具有表面结构的样品进行复杂的前处理过程，只需预先向采样槽内填满溶剂以形成可观察到的弯月形的液体界面，再直接将具有表面结构的待测样品置于搁置在采样端并使其贴伏在弯月形的液体界面上以直接提取待测样品中成分，通过毛细管的毛细作用进样检测，从而实现对具有表面结构的待测样品的原位快速检测。

附图说明

图1为一实施方式的敞开式离子源系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请结合图1，一实施方式的敞开式离子源系统10，包括进样机构和电离源机构。

进样机构包括集液容器100、采样柱200和过滤件300。集液容器100具有集液槽101。采样柱200设于集液槽101内，采样柱200内设有样品槽301，采样柱200的顶端为采样端，过滤件300设于样品槽301内并靠近采样端。电离源机构包括毛细管400和电离室500，电离室500具有电离腔，毛细管400穿设于集液容器100的器壁，且毛细管400的进液端伸入至样品槽301内，毛细管400的喷样端伸入至电离腔内。

本实施方式的敞开式离子源系统10设置了相配合的包括集液容器100、采样柱200和过滤件300的进样机构以及包括电离室和毛细管400的电离源机构。其中，采样柱200具有敞开式的样品槽301，采样柱200的顶端为采样端以用于放置包括瓜果蔬菜、皮肤组织等具有表面结构的待测样品，采样柱200设于集液槽101内，能够便于采样柱200内的溶剂或溶液溢流入集液槽101内，从而使具有表面结构的待测样品能够充分浸润在样品槽301内的溶剂中，从而有效提取检测成分。同时，过滤件300设于样品槽301内并靠近采样端能够有效过滤固体颗粒物等杂质，将样品中复杂的基质与待测物分离，去除基质干扰效应，防止毛细管400内发生堵塞，提高检测结果的准确性。毛细管400的进液端伸入至样品槽301内，用于通过毛细作用使待测溶液样品进入电离腔内进行雾化电离，进而实现对具有表面结构的待测样品的原位快速检测。

与传统将具有表面结构的待检测样品进行打碎、离心、萃取等一系列复杂的前处理方式相比，使用本实施方式的敞开式离子源系统10时，无需再对具有表面结构的样品进行复杂的前处理过程，只需预先向采样槽内填满溶剂以形成可观察到的弯月形液体界面，再直接将具有表面结构的待测样品置于搁置在采样端并使其贴伏在弯月形液体界面上以直接提取和洗脱待测样品中成分，洗脱出的待测物通过毛细管400的毛细作用直接进入离子源电离雾化，样品无前处理过程，从而实现对具有表面结构的待测样品的原位快速检测。同时，溶剂注入流速能够实现大于毛细管400的进样流速，多余的溶剂直接溢出采样端的同时清洗了采样端，有效减少样品的直接交叉污染。

优选地，采样柱200的外径从与集液容器100连接的底部至顶部逐渐减小，整体上呈坡形结构，从而便于样品槽301内的溶液顺利溢流至集液槽101内，避免采用端出现液体回流的现象。采样端的外轮廓整体上呈外径逐渐增大的弧形结构，用于进一步避免采用端出现液体回流导致样品污染的问题。另外，优选地，采样柱200的样品槽301整体上呈沉台腔结构，从而便于布设滤膜等过滤件300，也便于过滤件300的安装和更换。

进一步地，集液容器100和采样柱200为一体成型的结构，从而使进样机构具有较大的结构强度，稳固定高。此时，采样柱200整体上呈中空结构，样品槽301的底部设有密封塞，避免样品槽301内的液体流失。采用密封塞的结构同时便于毛细管400的进液端插设至样品槽301内靠近过滤件300的位置，从而使待测成分的浓度较大，提高检测结果的准确性。

在本实施方式中，集液容器100为可采用塑料、不锈钢、陶瓷等材质制成的柱体容器，集液容器100整体上可呈圆柱体、棱柱体等形状。集液容器100的顶部开口，以便于向采样端搁置样品。进一步，集液容器100还设有用于密封该顶部开口的密封盖，密封盖可转动地设置在集液容器100的器壁上，以避免挥发性有机溶剂对环境的影响。另外，集液容器100的内壁、采样柱200的壁上以及密封盖的内侧壁上均设有防腐层，提高整个集液容器100和采样柱200的使用寿命。

在本实施方式中，优选地，进样机构还包括用于向样品槽301注入溶剂的注液管路，注液管路的出液区段110穿设于集液容器100的器壁内并使注液管路的出液口位于样品槽301的底部，从而便于对样品槽301内和采样柱200的采样端进行有效冲洗，减少残留成分对后续样品检测的影响。同时，溶剂注入流速能够实现大于毛细管400的进样流速，多余的溶剂直接溢出采样端的同时清洗了采样端，有效减少样品的直接交叉污染。

在其他实施方式中，注液管路的出液区段110也可不穿设于集液容器100的器壁内，直接设有采样柱200的器壁内靠近底端的位置或直接向注液管插入样品槽301内的底部以注入溶剂以及清洗液。

另外，优选地，进样机构还包括用于使集液槽101内的废液排出的排液管路，排液管路的进液区段120穿设于集液容器100的器壁内并使排液管路的进液口位于样品槽301的底部，从而使集液槽101内的液体快速排出，防止集液槽101内的液面较高时在采样柱200的外侧壁上残留污染成分，从而避免影响后续检测结果的准确性。

在本实施方式中，优选地，毛细管400的进液端优选靠近过滤件300设置，以便采集靠近过滤件300位置的较高浓度的待测样品溶液。

在本实施方式中，电离源机构还包括雾化器和电离源，雾化器用于使从毛细管400喷出的待测样品雾化的，电离源用于使雾化后的液滴电离。采用esi电离源配合的进样机构，能够实现对具有表面结构的待测样品的原位快速检测，并能够实现大批量快速处理。

一种质谱仪，包括离子传输机构、质量分析器、检测器以及上述任一项的敞开式离子源系统，离子传输机构分别与电离室500和质量分析器连接，检测器与质量分析器连接。

上述敞开式离子源系统和质谱仪能够适用于包括瓜果蔬菜、皮肤组织等具有表面结构的样品的快速原位检测，适用于复杂基质样品的直接分析、生物组织样本的原位分析和物体表面的快速分析等，能够极大地推动质谱技术在实时、表面、原位、高通量分析方面的发展，并在食品安全、环境监测、刑侦诊断、生物医药等领域展现广泛的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。