[发明专利]用于对样品气体流的粒子离子化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在检测器(例如质谱仪)之前对样品气体流的粒子离子化的方法和装置，以便确定气相样品或特别是分子或簇(cluster)(例如气相碱，诸如氨和特别是胺类)的特性，诸如质量或浓度。

背景技术

用于确定气相样品的特性的准确的质谱方法例如在大气研究中具有非常重要的作用，诸如研究例如不同的化学物质(诸如氨、胺类)在大气纳米粒子形成中的作用。例如，尤其是需要更好地认识或确定大气中的氨和胺类以及高度氧化有机物的低浓度和变异性。此外，在其它领域，诸如在医疗业和诊断、安全和食品加工业中，也需要非常准确的用于确定气相样品(诸如胺类)的特性的方法。

然而，例如来自空气的气态化合物的微量测定是极其困难的，原因在于相比于总空气分子浓度，它们的浓度是极小的，并且原因在于大量的各种不同的气体化合物和它们的同位素。然而，这些分子中的一些对大气化学和气溶胶形成具有显著的影响，即使是很少的量。因此例如在大气气溶胶研究中需要精确的测量。

通过质谱仪分析气相样品很常见，但也可以使用其他检测装置，诸如IMS装置(离子迁移谱仪)或DMA装置(差分迁移率分析仪)。质谱仪检测离子或离子簇的质荷比，而IMS装置和DMA装置基于样品粒子的电迁移率。由于多数样品粒子(诸如空气中的分子和簇)最初是中性的，在测量前需要使它们带电荷。

一种用于在测量前使样品粒子(诸如氨或胺类分子和簇)带电荷并从而提供样品组分的离子流的示例性方法是使用离子发生器对样品组分的化学离子化(CI)。

然而，存在一些与已知解决方案相关的缺点，即待确定的粒子可能粘在离子发生器的内壁结构上且之后被释放回到样品气体流中并在检测器中引起信号。因此，可以说，离子发生器的壁结构具有记忆效应(或壁效应)。无论如何，这是一个非常不希望的特征，因为粒子被非常随机地释放，所以它们将通过如下方式干扰测量，首先通过粘到该结构中并由此减少了待测量的信号，并且其次通过释放到后来样品流中并增加了待检测的后来样品流的信号。

发明内容

本发明的一个目的是缓解和消除与已知现有技术相关的问题。具体地，本发明的目的是提供一种用于对样品气体流的粒子离子化的方法和装置，用于对极低浓度的气相组分(包括特别是氨和胺类)进行检测。特别是，目的是消除壁效应，使得样品粒子不会引起不希望的信号和干扰测量。

根据本发明的一个实施例，样品气体流的粒子，诸如分子或簇，通过离子发生器离子化，以便能够确定样品气体流粒子的特性。粒子有利地包括碱分子或簇，诸如氨或胺类。根据本实施例，H₂SO₄分子被提供给相互作用区域。H₂SO₄分子可以例如以蒸气的形式存在。此外，在一次离子产生区域中从候选反应物气体流的粒子产生反应物一次离子。所述候选反应物气体流可包括HNO₃(硝酸)、CH₃COOH(乙酸)、CH₃I(碘甲烷)、H₂SO₄、O₂，作为实例，由此，所述反应物一次离子可包括例如NO₃^-、I^-(碘离子，iodide)、CH₃COO^-(乙酸根离子)、O₂^-、或甚至HSO₄^-，作为实例。反应物一次离子可以例如通过离子化所述候选反应物气体流的所述粒子产生，其中使用软X射线辐射或者例如通过α源或电晕放电源的电离辐射。样品粒子通常是碱或强碱(如氨和胺类)、以下物质：如吡啶、喹啉、苯胺、或高度氧化的有机分子。应当理解，这些仅仅是例子，并且其他候选反应物气体流也可用于产生其他反应物一次离子。