一种微型电喷雾离子化装置及其使用方法

本发明涉及质谱分析，尤其是涉及一种微型电喷雾离子化装置及其使用方法。

背景技术：

1、在现代质谱分析领域中，直接离子化技术可以在无需样品预处理的情况下电离样品中待测物目标分子，进而实现样品的快速质谱分析。desi、dart、eesi、ltp、dapci等直接离子化技术经过持续的研究已有较为成熟的理论支撑，并且广泛应用于各类复杂基体样品的快速检测。然而，各种离子化装置一般需要外接高压电源、进样泵、气瓶等辅助设备，并且受到实验中复杂的操作过程、较长的样品替换和调整时间的制约，尤其对现场检测应用难以适应。电喷雾离子化（electrospray ionization，esi）技术是众多直接离子化技术的基础，也是现场快速检测技术的重点研究方向之一。

2、目前，基于高电压和微孔综合作用即可产生待测物目标分子离子的微型电喷雾离子化装置，在实验室中一般为简易手搭而成，缺乏高性能离子化系统及其调节装置，稳定性和精密性无法保证，难以适应快速质谱检测应用。

3、申请号为202110940064.x的中国专利提供了一种手持式高能活性离子发生装置及其使用方法，该装置为手持式结构，主要应用于有机污染物降解领域，然而其没有离子源的位置调节模块，在使用过程中缺乏稳定性，不用作质谱离子源；

4、申请号为201410528902.2的中国专利提供了一种用于表面解吸常压化学电离源装置的上置式极坐标手动调节装置，该装置中离子源位置的线性调节只有两个维度，缺少x向的线性补偿，从而导致离子传输效率降低，而角度调节模块为滑动摩擦结构，运动精度与稳定性不高，并且位置调节模块均为非标结构，通用性差，加工和维护成本高；

5、申请号为201220617006.x的中国专利为表面解吸常压化学电离源提供了一种五维可调装置，尽管采用了模块化设计，灵活性好，但由于五维度串联导致刚性差，难以满足稳定地精密调节的需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种空间紧凑、结构通用、使用方便的微型电喷雾离子化装置及其使用方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种微型电喷雾离子化装置，包括接口、离子化组件、高压电源模块、位置调节模块，离子化组件安装在高压电源模块的前端，离子化组件内放置溶剂和待测样品；

4、高压电源模块安装在位置调节模块末端的位置，用于产生直流高压电，位置调节模块通过下臂安装在接口的下端，用于调节离子化组件的x向、y向、z向的线性位置以及a轴角度位置，接口用于连接质谱仪；

5、离子化组件包括金属块、电极针、压盖、密封圈、过滤阀、壳体、软管、微孔管；

6、其中，金属块与电极针连接，金属块安装在压盖中央位置预留的定位孔中；

7、壳体内部为锥形中空结构，用于放置溶剂，并加入待测的样品，形成样品溶液。

8、进一步，壳体上方为柱状凸台，凸台周围对称分布两个方形凸块，用于将壳体锁紧固定在高压电源模块上；

9、壳体的凸台上端开有圆环槽，用于设置密封圈，在锁紧壳体时压盖挤压密封圈，从而密封壳体中空结构内部的样品溶液。

10、进一步，微孔管与壳体的末端相接，相接处套在软管的内部。

11、进一步，高压电源模块包括腔体、弹簧探针、支架、高压电路、低压电源、开关、插座、充电口、键帽；

12、其中，弹簧探针、高压电路、低压电源、开关、插座、充电口依次安装在支架上，腔体为圆柱中空腔体，套在支架外围，腔体上预留的凹槽与支架末端预留的凸形块进行定位配合；

13、键帽嵌在开关上，支架前端内壁具有凹槽结构，与壳体上设置的凸块相配合，实现离子化组件和高压电源模块的安装，安装完成后，金属块与弹簧探针接触并顶紧，将高压电传递给电极针。

14、进一步，支架的前端中央设置有圆形台阶孔，用于安装弹簧探针，其中段设置两凸台螺纹孔，用于安装高压电路，其后段位置设置有电源舱，用于放置低压电源，其末端分别设置有用于安装插座的圆形通孔，用于安装开关的方形通孔，用于安装充电口的扁口方孔。

15、进一步，位置调节模块包括下臂、y向平移模块、x向平移模块、第一连接板、z向平移模块、第二连接板、角度调节模块，各模块依次连接安装；

16、其中，角度调节模块包括销套、差分尺、第一滑块座、滑块、滚子、刻度标尺、导轨、基座、螺头、锁紧板、第二滑块座、垫片、离子源安装座、离子源锁紧螺头；

17、第一滑块座和第二滑块座通过螺纹连接安装在基座两侧，滑块安装在第一滑块座和第二滑块座内侧，形成与导轨形状匹配的半封闭式结构，将滚子和导轨包围；

18、导轨上预留螺纹孔用于安装刻度标尺，差分尺通过螺纹连接安装在第一滑块座上，刻度标尺与差分尺配合可精确读出离子源的a轴角度位置；

19、导轨的侧面开有定位安装孔，销套置于定位安装孔中，用于角度调节模块在位置调节模块上的定位；

20、螺头、锁紧板、垫片通过螺纹连接顺次安装在第二滑块座弧面上，螺头用于角度调节模块工作过程中角度调节完成后进行位置固定，离子源安装座通过底部的螺纹连接安装在第二滑块座侧面。

21、进一步，导轨为圆弧形导轨，其相互平行的两个平面上各有两个弧形槽，用于放置滚子；

22、刻度标尺为扇形钣金结构，其内弧面与导轨外弧面形状重合，其两端的延伸面卡在导轨的端面上，也用于阻挡滚子脱出。

23、进一步，过滤阀安装在壳体内部凸台上，其内部为层叠锥形通孔结构，工作时样品溶液从其中流过，样品溶液中的大颗粒物在层叠锥形结构中沉积。

24、进一步，壳体、压盖、过滤阀、软管、微孔管与样品溶液直接接触，所用材料为耐化学腐蚀绝缘材料；其中，壳体、压盖、过滤阀、微孔管为硬性材料，包括peek、ptfe、pp材料，软管为软性材料，包括ptfe、硅胶。

25、微型电喷雾离子化装置的使用方法，包括如下步骤：

26、s1.样品中待测物目标分子的直接电喷雾离子化。

27、当检测的样品形态为液体时，液体样品直接加入离子化组件的壳体空腔内，将离子化组件与高压电源模块进行连接，并安装在位置调节模块上，将微型电喷雾离子化装置耦合到质谱仪上；

28、启动微型电喷雾离子化装置的电源开关，使用位置调节模块对离子化组件的位置进行优化，即可获取待测物目标分子的质谱信息；

29、当检测的样品形态为固体时，在对固体样品进行溶解后，使用移液枪将溶液加入离子化组件的壳体空腔内，将离子化组件与高压电源模块进行连接，并安装在位置调节模块上，将微型电喷雾离子化装置耦合到质谱仪上；

30、启动微型电喷雾离子化装置的电源开关，使用位置调节模块对离子化组件位置进行优化，即可获取待测物目标分子的质谱信息；

31、对于组织样品，先将样品直接加入离子化组件的壳体空腔内，然后在壳体空腔内加入萃取溶剂，将离子化组件与高压电源模块进行连接，并安装在位置调节模块上，将微型电喷雾离子化装置耦合到质谱仪上；

32、启动微型电喷雾离子化装置的电源开关，使用位置调节模块对离子化组件的位置进行优化，即可获取待测组织样品目标分子的质谱信息；

33、s2.制备初级离子，样品表面待测物目标分子的解吸离子化；

34、在离子化组件的壳体空腔内加入水或有机溶剂，将离子化组件与高压电源模块进行连接，并安装在位置调节模块上，将微型电喷雾离子化装置耦合到质谱仪上；

35、启动微型电喷雾离子化装置的电源开关，产生电喷雾，制备初级离子，使用位置调节模块对离子化组件的位置进行优化，初级离子作用于固体或液体样品表面，对待测样品分子进行解吸电离，产生的待测物离子进入质谱仪即可获取目标分子的质谱信息。

36、本发明采用以上技术方案，可实现以下技术效果：

37、（1）本发明装置的高压电源模块内置可充电锂电池，不需要额外连接电源，打开开关后，高压电路即可将低压电转换成直流高压电，为离子化提供能源，其整体上呈圆柱状结构，集成度高，拆装方便，携带方便，特别适合于现场检测应用。

38、（2）本发明装置的离子化组件工作过程中，样品无需经过复杂预处理即可直接加入其中，其内部设置的过滤阀可有效防止样品中的大颗粒物堵塞微孔通道，连接高压电源模块后，即可完成样品中目标物的萃取和电离，与高压电源模块装配后整体上呈笔状外形，携带方便，特别适合于现场检测应用。

39、（3）本发明装置的位置调节模块具有x向、y向、z向平移调节和a轴角度调节功能，便于离子化组件的空间位置调控与优化。其中，角度调节模块采用滚动摩擦式导轨，运动灵活、稳定、精度高，且导轨为完整圆弧的一部分，最大角度范围可以根据需要选取并制造，弧形轨为双面双槽轨道，整体结构紧凑、尺寸小、调节角度范围大，尤其适用于小型化仪器应用。

40、（4）本发明装置可以工作于几种不同的样品分析模式，适用性强。其中，在电喷雾电离模式中，可用于分析液体、固体和组织样品几种不同形态的样品待测物。在解吸电离模式中，可用于分析液体和固体样品表面待测物。