[发明专利]一种双路进样氯/溴同位素质谱系统及其分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双路进样氯/溴同位素质谱系统及其分析方法，属于同位素质谱分析领域。

背景技术

随着地球科学、环境科学、食品科学及医学研究不断的深入，传统的全样品同位素比值分析(BSIA)已经无法满足研究需求，而新型的有机单体同位素技术(CSIA)成为前沿的研究热点。CSIA方法可以被用来识别和追踪地下水、地表水和土壤有机污染源，监测有机污染物的降解过程和检验防治措施的效果，鉴别氯代有机物的生产厂商,追究有机污染事件制造者的相关责任，鉴定重大疾病的病灶来源等等用途。

随着卤代有机污染物的不断增多，CSIA技术中除了传统的碳(¹³C/¹²C)、氢(²H/¹H)、氧(¹⁸O/¹⁶O)等稳定同位素外^[1],氯(³⁷Cl/³⁵Cl)、溴(⁷⁹Br/⁸¹Br)稳定同位素比值分析已经成为热点。

当前用来测试氯/溴同位素比值的常用仪器为同位素比质谱(IRMS)，其采用的离子源为电子轰击电离源，电离得到的碎片形式为氯甲烷离子或溴甲烷离子，磁场偏转和法拉第杯接收的质量数为50、52或94、96。此类仪器虽然可以进行卤代有机物中氯溴同位素分析，但方法流程非常复杂，需要将氯代有机物转化为氯甲烷(CH₃Cl)，然后再将转化产物送入质谱仪将其电离成CH₃Cl⁺，然后再进行质量分析和检测，由于这一转化过程本身非常困难，因此应用受到很大限制，溴代有机物也是同样的情况。

热电离质谱(TIMS)也可以用来分析氯溴同位素，其配置的电离源为热表面电离型离子源，简称热电离源，其基本原理是将制备好的样品涂在被加热的金属表面，样品组分在热蒸发过程中失去或得到电子而电离。虽然热电离源具有电离效率好、记忆效应低的优点，但是在测试氯或溴同位素时只能将有机氯转化为无机氯然后再合成氯化铯才能被涂敷在样品带上，这一过程难以在线完成。

另有一种用来做氯溴同位素分析的质谱仪，其在气相色谱与质谱中间增加高温燃烧装置，卤代有机物从气相色谱分离后进入高温燃烧装置(HTC)，在1300度以上的高温下，有机物被转化为氯化氢(HCl)或溴化氢(HBr)的形态,然后被电离、偏转和检测，电离源依然采用经典的电子轰击电离源(EI)，法拉第杯探测质量数为(36、37)或(80、82)。

文献CN 102590379 B公开了一种基于负化学电离源的氯/溴同位素分析仪器及方法，该方法通过离子源的调整及采集模式的转化实现了多类氯代或溴代有机物在被电离的同时使氯或溴与碳骨架分离，从而可以通过直接采集(35、37)或(79、81)达到分析目的。该方法能在保证分析精度的情况下，简化分析流程，提高分析速度。但由于负化学电离法属于一种软电离技术，电离源的效率仍不高，部分分子结构对称性较强的物质(如六氯苯等)仍无法实现在电离的同时使卤素原子得到剥离。

发明内容

本发明旨在提供一种高精度、高效率、可在线测量的双路进样氯/溴同位素质谱系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种双路进样氯/溴同位素质谱系统，由双路进样系统、离子源及磁质谱系统耦合组成，所述离子源包括反应电离管、感应线圈、功率放大器和射频信号发生器，反应电离管中段被感应线圈所包裹，所述射频信号发生器与功率放大器耦合连接，射频信号发生器的射频信号通过功率放大器后信号被放大增强并传输到感应线圈上，在感应线圈内部形成射频信号场，所述双路进样系统与离子源的反应电离管的入口端连接，反应电离管的出口端与磁质谱系统相接，其中磁质谱系统包括离子传输通道、磁质量分析器、法拉第杯离子探测及信号输出系统及对应的真空系统，所述离子源还包括两个反应气进气装置，分别设置于反应电离管的入口端和出口端。

优选的，所述反应电离管由耐高温石英管或陶瓷材料制成。

优选的，所述射频信号发生器的射频频率范围在20-400MHz之间。

优选的，所述双路进样系统包括标准气路和进样气路，所述标准气路为不锈钢管路，一端连接标准气体进样口、另一端连接反应电离管，中设样品缓冲室，样品气路为不锈钢管路，一端连接样品气体进样口、另一端连接反应电离管，中设标准缓冲室，，还设有前级机械泵及涡轮分子泵来实现双路进样系统的真空度。