一种快速离子化方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快速离子化方法及装置，属于质谱分析技术领域。
【背景技术】
[0002] 质谱(MS)是一种分析复杂混合物，提供有关分子信息、重量和被分析物的化学结 构的强大工具。近年来，随着离子化技术和质量分析器的不断创新与改进，质谱成为发展最 迅速的分析技术之一，目前质谱技术在化学与化工、生物学与生命科学、医学、药学、材料科 学、环境保护等领域的应用越来越广泛。
[0003] 近年来，质谱技术中的常压离子化方法开始得到了广泛的关注和研究兴趣。常压 离子化方法相较于以往的质谱技术有许多优点，例如:可以在敞开式和常压条件下对样品 进行分析，可以对不规则的样品进行直接分析，可以分析真空容易损坏的样品，不需要复杂 的样品前处理，可以和多种质谱连用，容易鉴定分析混合物中的化合物等。目前已经有几十 种常压离子化方法，这些常压离子化方法主要分为三类:一是液体萃取类，例如：萃取电喷 雾(EESI)、探针电喷雾(PESI)、纸喷雾(PS)等;二是激光解吸类，例如：电喷雾辅助激光解吸 (ELDI)、激光消熔电喷雾离子化(LAESI)、基质辅助电喷雾离子化(MALDESI)等;三是热解吸 类，例如:实时直接分析(DART)、低温等离子体(LTP)等。
[0004] DART和DESI的出现开启了常压敞开式离子化技术的发展。在过去的十年里几十种 新型的常压敞开式离子化的质谱技术相继被研发。这些技术在国家公共安全、医药与药学、 原位与成像分析等领域已有了广泛的应用前景。虽然这些常压离子化技术简化了分析步 骤，但是这些离子化技术仍然需要辅助气体、激光、电压等的辅助，这就复杂了样品的分析 步骤。在目前已经商品化了的敞开式离子化技术中，DART相较于DESI而言，DART技术的商品 化较早，也较为成熟，行业使用范围更广泛。尽管DART具有操作快速、不需要溶剂等优点，但 是DART本身也还存在着一些缺陷。比如DART的温度调整范围较小，通常在50~550°C，因此 其能检测到的多为小分子，一些大分子的化合物不易解析;同时，DART通常采用氦气作为离 子化气体，而氦气的成本很高，这就使得分析测试成本很高，同时DART的实验装置很复杂， 操作也较为复杂。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种适用范围广、结构简单、 操作简便、成本低廉的快速离子化方法及装置，以实现质谱的快速原位分析需求。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种快速离子化方法，是使样品在热能作用下产生快速喷发而发生离子化。
[0008] 所述样品可以为固态，也可以为液态；可以为极性化合物，也可以为非极性化合 物、金属络合物、实际样本等;可以为待测样品本身，也可以是用适宜的溶剂溶解配制的溶 液;当为固态样品时，可以用适宜溶剂溶解配制成溶液或外加爆炸物以促使样品快速喷发。
[0009] 所述适宜的溶剂是指能使样品完全溶解的溶剂，包括但不限于：水，酮类溶剂，酯 类溶剂，卤代烃类溶剂，醇类溶剂，烃类溶剂等。
[0010]所述的爆炸物包括但不限于铵盐(例如：高氯酸铵），2,4,6_三硝基甲苯(TNT)，黑 火药，硝铵炸药，雷管等。
[0011] 所述热能可由电加热或火焰加热产生。
[0012] 所述火焰可由无机燃料或有机燃料燃烧产生，所述无机燃料包括但不限于氢气， 所述有机燃料包括但不限于烃类燃料、醇类燃料、酮类燃料、醚类燃料或酯类燃料，优选为 烃类燃料，所述的烃类燃料包括但不限于饱和烷烃类(例如：丙烷、正丁烷）、不饱和烷烃类 (例如：乙炔)或由多种碳氢化合物组成的混合物(例如:汽油、柴油）。
[0013] 以保证能产生快速喷发，产生热能的升温速率为100~1500°C/秒，优选为500~ 1500°C/秒;所述快速喷发是指喷发速率接近或大于音速。
[0014] 一种快速离子化装置，包括样品容器、质谱进样通道和热能发生装置，所述样品容 器的开口端位于质谱进样通道的轴线上，所述热能发生装置设在样品容器的底部。
[0015] 所述样品容器的开口端与质谱进样通道之间的距离d可以为1~100mm。
[0016] 所述热能发生装置包括但不限于电加热设备或火焰发生装置。
[0017] 所述电加热设备包括但不限于电吹风、电风枪、电烙铁或电热丝。
[0018] 所述火焰发生装置包括但不限于燃料储存罐及输送管。
[0019] 所述样品容器选用一端开口的耐高温(例如:耐高温碳纤维、铝镁砖、合金或玻璃 等)容器，优选耐高温玻璃管，可方便清洗和反复利用。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
[0021] 本发明创造性地利用热能使样品产生快速喷发，从而发生离子化，不仅易于实现、 操作简单，而且可满足不同分子量大小的化合物的离子化要求，对待测样品的选择性低，可 测试样品对象范围广泛，适用性强；并且，待分析样品无需进行前处理，简化了采样操作， 大大缩短了分析时间，可实现质谱的快速原位分析；因此，本发明相对于现有技术，具有显 著性进步。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例提供的一种快速离子化装置的结构示意图；
[0023]图2为本发明实施例1得到的质谱分析图；
[0024]图3为本发明实施例2得到的质谱分析图；
[0025] 图4为本发明实施例3得到的质谱分析图；
[0026] 图5为本发明实施例4得到的质谱分析图；
[0027] 图6为本发明实施例5得到的质谱分析图； 图7为本发明实施例6得到的质谱分析图。
[0028] 图中标号示意如下：
[0029] 1、样品容器；11、样品容器的底部；12、样品容器的开口端;2、质谱进样通道;3、热 能发生装置;4、样品。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
[0031] 实施例1
[0032] 如图1所示:本发明提供的一种快速离子化装置，包括样品容器1、质谱进样通道2 和热能发生装置3,所述样品容器1的开口端12位于质谱进样通道2的轴线上，所述热能发生 装置3设在样品容器1的底部11。
[0033]所述样品容器1的开口端12与质谱进样通道2之间的距离d可以为1~100mm。
[0034] 所述热能发生装置3可以为电加热设备(例如：电吹风、电风枪、电烙铁、电热丝等） 或火焰发生装置(例如:包括燃料储存罐及输送管）。
[0035] 所述样品容器选用耐高温材料，例如:耐高温碳纤维、铝镁砖、合金或玻璃等材料， 所述样品容器的形状优选一端开口的管状，以耐高温玻璃管最佳，可方便清洗后再次利用。
[0036] 将图1所示的快速离子化装置与质谱仪(质量分析器为傅里叶变换离子回旋共振）
相结合，对金属络合物二茂铁(Ferrocene，Mff= 186 T质谱分析：
[0037] 以正丁烷燃烧产生的火焰提供热能；
[0038]首先向样品容器1 (10mL的耐高温玻璃管）中加入爆炸物(如:高氯酸铵)约1~5mg， 然后加入2~5yg固体样品二茂铁;再使样品容器1的开口端12位于质谱进样通道2的轴线 上，使火焰对样品容器1的底部11持续加热，且使质量分析器一直处于采集状态；由于位于 样品容器1底部11的爆炸物(如:高氯酸铵)受热后发生爆炸产生巨大热能，从而使位于爆炸 物上方的样品4在热能作用下产生快速喷发而发生离子化。
[0039]图2为得到的质谱图，由图2所示的质谱图可见:谱图中出现了与二茂铁相关的离 子峰Μ· + =186,说明采用本发明所述装置和方法能使金属络合物样品发生很好的离子化。
[0040] 实施例2
[0041] 将图1所示的快速离子化装置与质谱仪(质量分析器为傅里叶变换离子回旋共振）