[实用新型]一种质子转移反应质谱仪

说明书

本实用新型提供了一种质子转移反应质谱仪，离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；初始反应离子在漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；矩形离子阱用于捕获进入其内部的待测样品离子并使捕获的待测样品离子按照质荷比大小共振逐出；离子检测器用于对矩形离子阱逐出的待测样品离子进行检测，以获得待测样品离子的质谱图。由于矩形离子阱前端的电极可以与漂移管末端的电极共用，因此，矩形离子阱可以与漂移管直接相连，从而可以省去中间的离子传输环节，减少了传输过程中的离子损失，提高了仪器灵敏度，极大地简化质谱仪的结构。

技术领域

本实用新型涉及质谱仪技术领域，更具体地说，涉及一种质子转移反应质谱仪。

背景技术

PTR-MS(Proton Transfer Reaction–Mass Spectrometry，质子转移反应质谱)由于具有测量响应时间短、灵敏度高、无需对样品气体进行预处理以及无需定标等优点，因此，已经被广泛应用在生命科学、国土安全、食品安全和大气痕量监测等重要领域。

现有的质子转移反应质谱仪一般通过电子电离的方式将初始反应气体(如水蒸汽)电离成初始反应离子(如H₃O⁺)，然后令初始反应离子进入漂移管，并在漂移管内与待测样品分子(如VOCs)碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子，之后通过质量分析器对待测样品离子进行质量分析，通过检测器对待测样品离子进行检测得到质谱图，进而完成待测样品的定性和定量分析。其中，质子转移反应公式为：H₃O⁺+M→H₂O+MH⁺，M为待测样品分子。

虽然现有的质子转移反应质谱仪采用的四级杆质量分析器和飞行时间质量分析器等质量分析器都具有良好的质量分析能力，但是，由于漂移管与上述质量分析器不能直接相连，也就是说，待测样品离子从漂移管出来后，需经过中间环节的传输才能进入质量分析器，因此，使得质谱仪的结构较复杂。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种质子转移反应质谱仪，以减少中间的离子传输环节，简化质谱仪的结构。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种质子转移反应质谱仪，包括离子源、与所述离子源相连通的漂移管、与所述漂移管相连通的矩形离子阱和设置在所述矩形离子阱出口处的离子检测器；

所述离子源用于将通入其内部的初始反应气体电离成初始反应离子；

所述漂移管由被绝缘环间隔的金属环电极组成，所述初始反应离子在所述漂移管内部与待测样品分子碰撞发生质子转移反应生成待测样品离子；

所述矩形离子阱为由三对平板电极构成的中空长方体，所述矩形离子阱前端的电极与所述漂移管末端的电极共用，所述矩形离子阱用于捕获进入其内部的所述待测样品离子并使捕获的所述待测样品离子按照质荷比大小共振逐出；

所述离子检测器和所述矩形离子阱安装在同一个离子阱真空腔内，所述离子检测器用于对所述矩形离子阱逐出的待测样品离子进行检测，以获得所述待测样品离子的质谱图。

优选地，所述三对平板电极包括与Y轴和Z轴构成平面垂直的一对X电极、与X轴和Z轴构成平面垂直的一对Y电极以及与X轴和Y轴构成平面垂直的一对Z电极；

所述一对X电极上分别施加幅值相等、相位相差180°的一组共振频率信号，所述一对Y电极上施加高压射频信号，所述一对Z电极上施加直流电压信号。

优选地，所述矩形离子阱前端的Z电极与所述漂移管末端的电极共用，且所述Z电极上具有通孔，所述漂移管内的待测样品离子通过所述通孔进入所述矩形离子阱；

所述X电极上具有狭缝，用于所述待测样品离子的共振逐出；