[发明专利]一种电化学电喷雾电离源

说明书

技术领域

本发明属于电化学分析技术领域，具体涉及一种电化学电喷雾电离源。

背景技术

电化学分析（或称电分析）与质谱分析均被广泛应用于科学研究、医疗卫生、环境监测和食品安全等各个领域。这两种分析技术的互补性非常强：电化学分析具有仪器设备简单，可以快速、灵敏和定量检测电活性物质的优点，但分析混合物，特别是电活性接近的混合物的能力较差。而质谱分析混合物的能力很强，不仅可以准确测定各种物质的分子量，还可以利用串级质谱进一步获得其结构信息。因此，将这两种技术联用，不仅可以有效提高分析的效率和准确性，还可以产生显著的协同效应，完成这两种分析技术各自无法单独完成的分析任务。例如利用电活性的不同来区分质荷比相同的物种，或者利用质谱的分子量和结构表征能力研究电化学反应过程中的中间体和产物，为研究电化学反应机理，更好地利用电化学手段来分析和合成提供重要的帮助。

电化学分析一般需要以溶液形式存在的样品，而上世纪九十年代左右发展起来的电喷雾电离源可以很方便地将溶液样品离子化，产生可供质谱仪进行分析的气相离子。因此在电喷雾电离源诞生后不久，电化学与电喷雾电离质谱联用的装置就被研制出来，成功地用于多环芳烃及金属有机化合物等其它常规电喷雾电离源不适用的非极性或弱极性物质的分析（Zhou, F. M. and G. J. Vanberkel (1995). Electrochemistry combined online with electrospray mass-spectrometry. Analytical Chemistry 67(20): 3643-3649）。目前提出的电化学电喷雾电离源通常包括一个单独的电化学反应器，与电喷雾针尖同处于一个管路内，溶液样品先流经这个独立的微型电化学反应器，再流入电喷雾针尖被喷出产生气相离子。已经报道的电化学反应器有薄层、多孔或管式反应器等（Permentier, H. P., A. P. Bruins, et al. (2008). Electrochemistry-mass spectrometry in drug metabolism and protein research. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry 8(1): 46-56）。

一个理想的电化学电喷雾电离源应具有如下特征：1）100％的转化率。分析物必需尽可能地在电化学反应中被转化，低的转化率不利于提高分析物的检出限或仪器的灵敏度。此外，由于电喷雾条件的限制，溶液的电导率不会太高。因此，为获得可观的电化学电流或转化率，两个电极必须互相靠近同时电极面积应满足一定的要求；2）快速响应。在电化学反应发生后必需能够尽快在质谱中观测到反应发生的结果，这对在线联用的效率具有至关重要的影响。为提高系统的响应速度，减小电化学反应至电喷雾之间的延迟，通常将电化学反应器设计得非常靠近于电喷雾针尖，甚至为追求极限响应速度，设计出集成到电喷雾针尖内的微型电化学反应器(美国专利US5879949)；3）不易污染。由于微型电化学反应器的体积通常只有几微升或几十微升，与常规电化学装置相比，容易受到反应产物的污染，导致管路堵塞等严重问题。因此一个设计良好的电离源必需能够抵御污染，满足长时间连续使用的要求。4）易于拆装和清洗。由于质谱是痕量检测技术，少量污染物的存在会对分析过程造成很大的干扰，这就要求电离源要便于拆装和清洗。

发明内容

本发明的目的是提供一种转化效率高，响应速度快，而且结构简单，造价低廉，制作和拆装清洗方便的新型电化学电喷雾电离源。

本发明提供的电化学电喷雾电离源，采用内外嵌套，呈平行同轴排布，重叠面积、间距、形状完全可控的两个电极。通过增加电极重叠面积或者电极长度获得高的转化率。选择合适的电极间距和电极形状，在保持高的转化率的同时增强污染抵抗能力，满足长时间连续使用的要求。尽量减小电极离所在管路出口的死体积，获得高的响应速度。采用容易获得、价格低廉的材料，如塑料管等制作电极以外的其它部件降低整体造价。选用标准接头如三通，螺丝等活接以方便拆洗。

具体来说，本发明设计的电化学电喷雾电离源，包括内外两个电极：一个外电极，一个内电极。内电极从外电极的中心区域穿过。内外两个电极呈平行同轴排布。其中一个电极施加电喷雾电离工作电压，另一电极相对于这一电极施加电化学电压。

本发明中，所述内电极为丝状或棒状，材质为导体或半导体导电材料。如铂、镍、铜、不锈钢等金属，或玻碳等各种具有一定导电性的非金属等。直径一般不超过1 mm。