[发明专利]一种电喷雾离子引入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电喷雾离子引入装置，能在连续进样的条件下显著增强电喷雾离子源强度，属于分析化学质谱分析领域。

背景技术

质谱分析是一种具有高灵敏度和高选择性的分析方法，广泛应用于同位素分析、有机物分析及元素分析等领域。质谱分析仪器主要由离子引入装置、质量分析器、检测器和真空系统组成。

离子源技术是质谱技术的重要支撑，主要作用是使被分析的试样转变成离子，将这些离子聚焦成束,并赋予一定的能量,使其飞向质量分析器。常用的离子源有电子轰击离子源、化学离子源、基质辅助激光解吸附离子源和电喷雾离子源等等。

电喷雾离子源是一种常压下的离子化技术，其特别之处在于在引入高极性非挥发性化合物溶液的同时使分析物离子化，属于软电离技术。自1984年，Fenn等研制出第一种真正意义上的电喷雾离子引入装置以来，电喷雾离子引入装置广泛应用于非共价键相互作用及溶剂化离子体系研究，生物大分子分析和药物分析等领域。

电喷雾离子引入装置的基本原理是：在正离子模式（针尖加正电压）时，样品溶液中的负离子会向喷雾头聚集，正离子向对面真空系统取样嘴移动形成泰勒锥。在泰勒锥顶部，由于电荷密度高到表面张力不足以维持住液体，带电的液滴就会从喷雾头射出，在电场作用下向真空系统取样嘴方向移动。液滴移动过程中溶剂会蒸发，当其电荷密度和半径达到瑞利稳定限时，会因为库仑排斥作用而分裂。多次分裂后，半径足够小的液滴会直接变成气相离子通过真空系统取样嘴进入质量分析器。

现有的电喷雾离子引入装置主要有两种类型：第一种是使用加高压电流的不锈钢毛细管作为喷雾头，并使用微量注射泵提供样品溶液。这种装置的优点是可以实现连续稳定进样，但因为不锈钢毛细管加工工艺限制，喷雾头内径很难达到250微米以下。因此，这种装置喷雾头产生的液滴体积较大，去溶剂化效果不理想。第二种是以石英毛细管作为喷雾头，石英毛细管加工性质优良，很容易实现100微米以下内径，且具延展性使得喷雾出口口径进一步减小，这样喷雾头产生的液滴体积小，利于去溶剂化。但因为石英毛细管本身不导电，需要在其中加入金属丝来提供高压电流，由于石英毛细管内部体积较小，所以进样通常只能持续10至25分钟，难以满足长时间连续进样的实验需求。

在真空系统取样嘴的形式上，常规的真空系统取样嘴的取样嘴圆锥整体凸出于真空系统取样前面板，且取样嘴圆锥底平面处于真空系统取样前面板所在平面上，这样的设计虽然可以降低加工难度，但是不利于离子源引入效率的提高。

发明内容

本发明针对现有电喷雾离子引入装置的不足，提出一种设计合理、结构简单，能实现连续稳定进样且具优良去溶剂化效果的电喷雾离子引入技术方案。

本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单，能实现连续稳定进样且具优良去溶剂化效果的电喷雾离子引入装置。

本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：它由注射泵部分、高压供电部分、喷雾头部分、真空系统取样嘴及连接管路组成。注射泵部分提供稳定连续、流量精确可控的样品溶液，溶液经过高压供电部分到达喷雾头部分脱出，去溶剂化后经过真空系统取样嘴进入质量分析器。

本发明具体是通过以下技术方案实现：

一种电喷雾离子引入装置，它包括微量注射泵（Syringe Pump）、连接管、金属细管、导电金属丝、石英毛细管、真空系统取样嘴（Skimmer）。其特征在于：

微量注射泵出口通过管路与金属细管一端连接，同时金属细管另一端通过管路与石英毛细管一端连接，石英毛细管另一端与真空系统取样嘴同轴相对设置，高压电源通过金属导线与金属细管连接，在金属细管靠近石英毛细管的一端内壁固接有导电金属丝，导电金属丝伸入至石英毛细管内部；

上述电喷雾离子引入装置中，高压电源通过金属导线与金属细管连接，在金属细管靠近石英毛细管的一端内壁固接有导电金属丝，高压电源为金属细管和导电金属丝提供电压，高压电源、金属细管和导电金属丝共同构成高压供电部分；

上述电喷雾离子引入装置中，所述微量注射泵指代具有连续稳定、流量可控的供液能力的流动注射装置；

上述电喷雾离子引入装置中，所述金属细管的长度可以为1厘米～10厘米，内径可为0.5毫米～3毫米，壁厚可为0.05毫米～2毫米；

上述电喷雾离子引入装置中，所述导电金属丝的长度可以为1厘米～15厘米，外径可为0.1毫米～0.5毫米；

上述电喷雾离子引入装置中，所述石英毛细管的长度可以为1厘米～10厘米，内径可为0.1毫米～3毫米，壁厚可为0.25毫米～1毫米；