一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪的制作方法

本发明属于液相色谱-质谱联用仪，具体而言，涉及一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪。

背景技术：

1、目前液相色谱串联质谱电喷雾离子源大多采用单个喷口的设计。流动相携带目标化合物经液相管路进入离子源，离子源探针尖端呈圆锥状，喷针针尖从探针中间伸出，其上带有高压，喷针流出的液滴在电场作用下分散成为锥形雾状小液滴，称为泰勒锥效应。液滴的溶剂逐渐挥发，其表面张力低于内部逐渐增大的电荷斥力，发生库伦爆炸，产生带电粒子，与目标化合物碰撞使目标化合物带电，目标化合物被质谱内部电势差推动，进入质量分析器所在的真空区。中性粒子及一些无法电离的杂质会沿喷雾方向进入废气管排出。

2、单个喷口溶剂雾化效果与喷针内液体流速相关，纳升级别的流速往往能取得较好的雾化效果，随着流速上升，喷雾效果将减弱，产生液滴体积较大，在运动过程中溶剂无法及时挥发，未能引发库伦爆炸，而是直接进入废气管；另一方面，目前离子入口的设计并不适合多喷口探针，多喷口过大的喷雾范围使得部分带电粒子无法有效被电场吸引进入离子源。

3、授权公告号为cn 110681505 b的中国发明专利公开了一种电喷雾装置，涉及电喷雾技术领域，能够无需增加电喷雾喷嘴的数量而产生多个电喷雾源，增大了电喷雾的产量。但在液质联用仪的应用上，多个电喷雾源过大的喷雾范围使得部分带电粒子无法有效被电场吸引进入离子源，使能被分析的离子数量减少。

4、授权公告号为cn 114475015 b的中国发明专利公开了一种聚焦电场结构静电喷射直写系统及直写方法，涉及静电喷射技术领域，在喷头和喷射基底之间加入了一个聚焦电极结构，其中控制电极组包括多个相互平行且共轴的环状电极，其所接电位按照远离喷头的方向逐渐降低，以形成逐渐向中心轴聚焦的下拉电场，从而控制液体射流的方向只能沿中心轴方向，而任何偏转都将受到聚焦电场的约束而被抑制，从而可以严格控制静电喷射的射流或液滴的落点。但在液质联用仪的应用中，此单一结构限制了液流方向，使液滴无法偏转，只能垂直落于落点，从而使得液流无法有效进入离子入口中，显著减少了进入真空腔内的目标化合物。

5、因此，急需找到一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪，通过所述新型电喷雾离子源装置，在兼容较大的流速下，显著提升雾化效果，同时还可提高带电粒子进入真空腔的效率，增加能被分析的离子数量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪，所述液相色谱-质谱联用仪采用新型电喷雾离子源装置，所述新型电喷雾离子源装置中，包括圆盘雾化装置、环状电极组和推斥电极。其中，圆盘雾化装置通过控制电压强度，能产生多个泰勒锥结构，大大提升雾化带电效果；同时可兼容较大的流速，在增加电压的情况下，能改善高流速下化合物雾化带电效果；在喷针下方施加环形电极，对喷雾扩散开的带电粒子进行收束聚焦；最后在离子入口对侧设置电极，推动带电化合物从离子入口进入真空腔内部，增加能被分析的离子数量。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下方案实现：

3、一方面，本发明提供一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪，所述液相色谱-质谱联用仪采用新型电喷雾离子源装置，所述新型电喷雾离子源装置包括圆盘雾化装置、环状电极组和推斥电极；其中环状电极组设置在圆盘雾化装置下方，推斥电极设置在环状电极组的左下方。

4、进一步地，所述圆盘雾化装置中，包括一个雾化电极、喷雾圆盘和进样管；所述喷雾圆盘中间开孔，与进样管连接，液体可由外部接入进样管，从中部开孔流出，铺满整个喷雾圆盘表面。

5、进一步地，所述喷雾圆盘外部设置有雾化电极，喷雾圆盘边沿与雾化电极的距离为10mm，雾化电极内径为6～10mm；所述雾化电极与进样管之间施加电压，电压为4～11kv。

6、在一些实施方式中，对圆盘雾化装置中圆盘边沿与电极间的距离进行筛选，结果表明，圆盘边沿与电极间的距离范围为6～14mm，在此范围内，根据实验数据最终确定圆盘边沿与电极间的最佳距离为10mm，此时，化合物峰面积相应达最高。

7、在一些实施方式中，对圆盘雾化装置中电极与金属管间的电压进行筛选，结果表明，针对本发明所使用的流动相，圆盘雾化装置中，电极与进样管间的电压范围为4～11kv，泰勒锥数量与电压的平方呈正相关，随着电压的升高，离子雾化效率不断增加；同时优选电压为8kv，当电压为8kv时，化合物在仪器中的响应达到最高，显著提高检测的灵敏度与准确性。

8、进一步地，所述喷雾圆盘为不锈钢材质，直径为5mm，厚度约为50μm；所述进样管内径为0.1～2mm。

9、在一些实施方式中，所述圆盘喷雾装置可兼容较大流速，即使在较大流速下，在4～11kv的电压范围内，随着电压的增加，产生更多泰勒锥，从而显著改善化合物雾化带电效果，提高离子雾化效率；同时可兼容较宽范围的流速，给分析方法的建立以及色谱柱的选择提供了便利。

10、进一步地，所述环状电极组包括3～5个环状电极，喷雾圆盘下方第一个环状电极与圆盘的垂直距离为10mm，从靠近圆盘雾化装置的位置起，环状电极直径逐渐减小，直径为10～50mm。

11、在一些实施方式中，对环状电极组中环状电极的数量进行筛选，结果表明，当环状电极数量优选为3～5个，在此范围内时，随着数量的增加，化合物在仪器中的响应不断增大，进一步提高了检测的灵敏度，且当环状电极数量为5个时，化合物响应达到最高。

12、进一步地，在每个环状电极上施加方向相同的直流电，不同环状电极之间施加不同电压，产生电势差，使带电粒子聚集，加速朝锥孔板方向移动，所述锥孔板设置在环状电极组的右下方。

13、进一步地，所述推斥电极设置在环状电极组的左下方，二者之间的距离为：垂直方向距离环状电极最下层线圈10mm，横向距离环状电极圆心30mm；所述推斥电极对侧设置有离子入口，带电粒子由推斥电极的电磁场与离子入口内的电势差共同作用进入真空腔内，中性粒子及其他多余气体顺着运动方向进入废气管；所述废气管设置在离子入口的左下方、环状电极组的正下方。

14、另一方面，本发明提供一种新型电喷雾离子源装置用于液相色谱-质谱联用仪检测中提高化合物检测限和分析效率的用途。

15、在一些实施方式中，使用本发明提供的新型电喷雾离子源，提高了化合物在仪器中的响应，使单次进样可分析的化合物数量明显增加，不需因为化合物响应高低的不同而建立不同的检测方法，也无需使用复杂的前处理过程，化合物即可达到单一方法处理后的响应值，显著节省了前处理过程的耗材成本和实验时间，提高检测效率。

16、再一方面，本发明提供一种新型电喷雾离子源装置用于提高液相色谱-质谱联用仪的检测灵敏度和增加检测化合物种类的用途。

17、在一些实施方式中，本发明提供的一种新型电喷雾离子源，包括圆盘雾化装置、环状电极组和推斥电极，其中圆盘雾化装置在一定电压范围内，产生更多泰勒锥，提高离子化效率。环状电极组聚焦喷雾分散的带电粒子，与推斥电极共同作用，推动更多离子进入真空腔，增加能被分析的离子数量，提高化合物在仪器中的响应，从而提高检测的灵敏度与准确性。

18、再一方面，本发明提供一种新型电喷雾离子源装置用于液相色谱-质谱联用仪检测中减少前处理过程和减少分析需要的样本体积的用途。

19、再一方面，本发明提供一种新型电喷雾离子源装置，所述新型电喷雾离子源装置如上技术方案中任一项所述。

20、本发明的有益效果为：

21、1、本发明提供的一种含有新型电喷雾离子源装置的液相色谱-质谱联用仪，所述新型电喷雾离子源装置中，包括圆盘雾化装置、环状电极组和推斥电极；其中圆盘雾化装置使得泰勒锥的生成数量较传统电喷雾离子源有几倍甚至几十倍的提高，泰勒锥的增加使得被雾化的液滴数量大大增加，在两侧脱溶剂气的辅助下电离的化合物数量也将有效增加，给高流速液体也带来了更好的离子化效果，显著提高离子化效率；同时，环状电极组聚焦喷雾分散的带电粒子，与推斥电极共同作用，推动更多离子进入真空腔，增加能被分析的离子数量。这些离子经过质量分析器的筛选进入检测器转化为电信号，最后体现为质谱灵敏度的显著提高。这将带来以下优点：

22、1)化合物检测限的提升，原来由于浓度太低无法准确定量测定的化合物，如今可以被准确测定；

23、2)检测化合物种类的增加，可检测原来因为响应过低，无法用该方法测定的化合物；

24、3)分析效率的提高，单次进样可分析化合物数量提高，不需因为化合物响应高低的不同建立不同的检测方法，甚至需要经过不同的前处理过程来完成样本的制备；

25、4)前处理方法的简化，不再需要复杂的前处理过程对化合物进行浓缩富集，样本经过提取甚至简单地稀释即可进样；

26、5)减少分析需要的样本体积，部分样本制备成本高或较难获得，灵敏度增加使得完成分析所需要的样本进样量减少，可降低样品取得的成本；

27、6)分析方法高流速的兼容性提高，传统离子源随着流速增加，雾化效率会逐渐降低，本方案因为生成泰勒锥的数量可随电压增加而增加，雾化效率可保持较高水平，兼容较宽范围的流速，给分析方法的建立以及色谱柱的选择提供了便利。

28、2、本发明提供的一种新型电喷雾离子源装置，包括圆盘雾化装置、环状电极组和推斥电极，为提高质谱仪灵敏度提供了技术支撑与新的思路，具有良好的应用前景。