[发明专利]一种质谱进样电离装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种质谱进样电离装置及其工作方法。该装置包括同轴设置的内筒与外筒。内筒包括中空的导电筒、将导电筒一端开口封住的封板、设置在导电筒另一端开口处的锥形口一和设置在导电筒内壁上的加热电阻丝。外筒包括中空的外壳、依次并列设置在外壳内壁上的若干分区电极、安装在外壳一端开口处的锥形口二和安装在外壳另一端开口处的聚焦组件。分区电极包括依次设置的金属衬底、半导体层和惰性金属层。本发明能够在大气压环境下实现样品的直接电离，无需试剂与耗材，直接从环境样品中提取待分析物，电离后送入质谱的真空环境中，这样不仅能够在质谱进样的同时完成电离，还能够避免压力条件改变带来的物质结构破坏。

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，具体涉及一种质谱进样电离装置及其工作方法。

背景技术

质谱是一种用于分析物质成分及其含量的设备。通常情况下，质谱设备含有进样系统、电离源、分析器、检测器四个主要部分。质谱在分析易挥发性有机物或某些气态物质时，需要将气态物质从外部大气压环境引入质谱内部的真空环境进行分析。这些分析物在原始位置传输进入真空环境过程中，由于气压的变化，结构可能已经发生破坏。此外由于现有常见的电子电离源只能工作在真空环境下，因此无法在原始位置直接将物质电离，部分电离技术虽然实现了大气压下电离，但是均需要基质或试样的辅助。

质谱通过在真空环境中构建特殊的电磁场对带电物质进行分析，待测物需经历两个步骤：一、将物质从外部大气压环境引入内部真空环境，二、让待测物带电。常见的电离进样方法包括大气压化学电离源(APCI)，解吸附电喷雾(DESI)，基质辅助解析附电离源(MALDI)等。大气压化学电离源首先电离丙酮等试剂，通过试剂离子，将电子传递给样品，完成电离过程。解吸附点喷雾，通过喷出带电试剂的微小液滴，利用带电液滴撞击待测物的表面，使得分析物表面物质脱落并电离。基质辅助电离源是将待测物的与基质混合，再利用激光照射混合后的基质表面，在基质的辅助下，待测物从基质中脱离并电离。现有的质谱大气压进样电离技术据需要辅助试剂的参与，且电离前需要复杂的样品处理与试剂配比工作。

固体金属中含有大量电子，但是由于这些电子的能量低于固体表面的势垒，所以电子在一般状态下没有办法逸出金属固体的表面。电子想要突破固体表面，有三种方法：一、通过外界的输入，使得电子获得足够高的能量，从而逸出固体表面；二、通过降低固体表面的势垒，使得电子超过势垒逸出到固体表面；三、同时增加电离能量和降低固体表面势垒的方式，使得电子逸出。外界给电子输入能量的方式包括通过光子将能量传递给电子增加电子能量；通过增加温度提高电子能量；将具一定能量的电子或离子轰击固体表面，将能量传递给电子等。降低固体表面势垒的方式一般给固体施加一定电场，在电场的作用下，固体表面无限宽的方形势垒将逐渐趋于三角形势垒，随着电场的增加，势垒高度将逐渐变低，宽度逐渐变窄。当势垒宽度降低到与金属中电子波长相当时，便会产生隧道效应，使得电子跨越势垒逸出金属表面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质谱进样电离装置及其工作方法，该质谱进样电离装置能够在大气压环境下实现样品的直接电离，无需试剂与耗材，直接从环境样品中提取带分析物，电离后送入质谱的真空环境中，这样不仅能够在质谱进样的同时完成电离，还能够避免压力条件改变带来的物质结构破坏。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种质谱进样电离装置，包括同轴设置的内筒与外筒。

所述内筒包括中空的导电筒、将导电筒一端开口封住的封板、设置在导电筒另一端开口处的锥形口一和设置在导电筒内壁上的加热电阻丝。

所述外筒包括中空的外壳、依次并列设置在外壳内壁上的若干分区电极、安装在外壳一端开口处的锥形口二和安装在外壳另一端开口处的聚焦组件；所述分区电极包括依次设置的金属衬底、半导体层和惰性金属层。

进一步的，所述导电筒设有封板的一端安装有与导电筒内腔相通的通气导管；所述外壳上开设有气管孔；所述通气导管从气管孔中向外伸出，且通气导管与气管孔之间密封。