[发明专利]飞行时间质谱仪中真空紫外灯电离装置

说明书

技术领域

本发明属于质谱分析仪，特别涉及一种微型空气中可挥发性有机污染物分析飞行时间质谱仪，利用这种电离技术进一步提高了VUV光电离的电离范围。

背景技术

可挥发性有机物以及半挥发性有机污染物在大气环境中含量很低，但大多具有致病、致癌作用，因此有机污染物监测一直受到人们广泛的关注。传统的离线分析方法由于耗时多、成本高，无法满足目前对空气、水以及其它污染源连续监测的需要。离线监测分析技术的一些缺点和局限性，促进了环境监测中快速、在线和高分辨率的现场仪器检测和相应分析方法的发展。质谱的普适性好、灵敏度高，因此快速、灵敏检测有机污染物仪器很多采用质谱仪。在线质谱常采用的电离方法为电子枪产生的70eV电子束轰击电离(EI)，美国Inficon公司推出的便携式气相色谱/质谱仪(GC/MS)，英国的Kore Technology公司的膜进样便携式质谱，Comstock公司研制的微型TOF-MS，均采用70eV电子轰击的电离方式。

EI电离真空度要求高，从而使得真空系统复杂，最重要的是70eV能量高出化合物本身的电离能很多，往往会产生很多的碎片离子，影响母体离子的识别，而且大量的碎片离子会掩盖被测离子峰，降低了分析的灵敏度，对于不同化合物的电离效率的差异和电荷之间的竞争也加剧了谱图的复杂性。为了保证测量的准确性需与色谱等预分离手段相结合，总之目前的质谱技术对于复杂样品中的微量成分实时监测尚存在很多的困难。118nm的激光(10.5eV)，VUV激光强度高、脉冲短，很适合做TOF-MS的电离源，但仪器价格昂贵，体积庞大，技术复杂，因此只适应用于实验室研究。具有相似功能的真空紫外灯价格便宜，性能稳定，真空度要求低，工作寿命长(可达5000小时)，且特别适合移动质谱的光电离源。

困扰VUV更加广泛应用的一个重要因素是真空紫外灯单位时间内生成的光子数量比较少(10¹⁰photon/s)，因此使用真空紫外灯电离实现高灵敏度检测必须与分离或者富集技术联用，比如色谱预分离、膜样品富集，离子阱离子富集等，对此Mulhlberger等采用电子共振激发多光子，增强了光子的密度，光子数量已经可以达到2.6×10¹⁸photon/s，在没有富集的情况下检测限达到了10ppm，但此种办法技术方案复杂成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行时间质谱仪中真空紫外(VUV)灯电离装置，本发明的装置机动性好，能快速测量空气中有机污染物。

为实现上述目的，本发明提供的飞行时间质谱仪中真空紫外灯电离装置，具有一电离室，在电离室上方安装有真空紫外灯作为电离源，在距真空紫外灯窗口1～4mm处设有一离子推斥电极，距离子推斥电极10～15mm处平行地设有接地电极；

在离子推斥电极、接地电极和电离室下方均设有直径2～8mm的出光孔，该三个小孔与真空紫外灯同光轴；

一毛细管，将气体样品从电离室的一侧引入真空紫外光灯前端进行电离，真空紫外灯的光轴和气体样品的进样方向垂直；

在上述装置中利用离子推斥电极与接地电板之间的弱电场加速光电离产生的电子，具有能量的电子与被测样品分子进行电子碰撞电离，提高光子的利用效率。

所述的真空紫外灯电离装置，其中真空紫外光电离源位于电离室的正上方。

所述的真空紫外灯电离装置，其中毛细管的出样口距离真空紫外灯中心线为5～10mm。

所述的真空紫外灯电离装置，其中毛细管的内径为0.2～0.5mm。

所述的真空紫外灯电离装置，其中离子推斥电极加电压40～75V。

所述的真空紫外灯电离装置，其中电离室的另一侧设有机械泵。

由此，本发明利用金属的光电效应，使VUV光直接照射在金属的表面上，利用弱电场加速光电效应产生的电子，电子轰击样品分子进行电离，有效提高了光子的利用效率使得灵敏度进一步的提高。单纯的VUV灯软电离只得到分析样品的分子离子，本发明的结构，被加速的电子可以电离原来VUV灯不能够电离的化合物，比如氮气和氧气，控制加速电离的能量也可以实现软电离，从而使得所得到的谱图中均是分子离子峰，谱图简单可以根据分子量进行快速定性或者是定量分析。

附图说明

图1为本发明的真空紫外灯电离装置示意图。

图2为本发明的装置与便携式质谱仪联用时的示意图。

图3为电子碰撞(EI)与真空紫外光电离(VUV)的苯谱图比较图，其中(a)为电子碰撞的苯谱图，(b)为真空紫外光电离的苯谱图