[发明专利]一种可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源

说明书

本发明为一种可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，包括紫外光源、离子推斥电极、离子加速电极、离子传输电极、离子聚焦电极、电离源出口电极、进样毛细管、侧抽阀门和电离源腔体；离子推斥电极、离子加速电极、离子传输电极、离子聚焦电极和电离源出口电极均平行、绝缘、同轴放置于电离源腔体内。本发明通过改变试剂离子产生区的电场强弱可以实现光电离或光化学电离的快速切换。本发明通过改变离子聚焦区的电场，可实现离子束径向聚焦，聚焦后的离子束传输至分析器中进行检测，有效提高待测物分析的灵敏度。本装置可与任何类型的质量分析器联用，实现多种痕量挥发性组分的高灵敏快速检测。

技术领域

本发明涉及质量分析仪器，特别涉及质谱仪的电离源，具体说是一种可实现源内聚焦的高灵敏光电离和/或光化学电离源。

背景技术

质谱仪器是一种测量质荷比(质量-电荷比)的分析方法，其基本原理是待测样品中的各组分在离子源中电离，生成不同质荷比的离子，然后在离子导引或加速电场的作用下，形成离子束，进入质量分析器，利用电场或磁场完成质量分析过程，得到质谱图，根据样品分子被电离的特征，从质谱图中反推出待测样品中各组分的元素组成信息。质谱技术以其高灵敏、高通量且能够分析绝大多数化合物广泛地应用于复杂混合物样品的快速、在线检测。离子源作为质谱仪器的核心部件之一，负责样品的离子化。紫外光电离是一种高效的“软”电离技术，它是使物质分子吸收光子能量大于其电离能的光子而直接将其电离。由于物质吸收的光子能量仅略高出其电离能，因此光电离产生大量的分子离子，将其与质谱相结合，可用于复杂混合物样品的快速、在线定性和定量分析[中国发明专利：201611039752.4]。受限于光窗材料的材质，目前能够透过光子的最高能量为11.8eV，对于电离能在11.8eV以上的化合物(如：甲烷，IE＝12.61eV；乙腈，IE＝12.2eV等)则无法有效电离，大大限制光电离源质谱的应用领域。光致化学电离是另一种高效的“软”电离技术，它是通过光电离或光电子电离(光电子在电场加速下产生)产生大量的试剂离子，然后试剂离子再与样品分子发生离子-分子反应实现待测物的电离[中国发明专利：201811381275.9]，产生的碎片离子少，质谱图比较简单，而且具有较高的灵敏度。光致化学电离能够实现多种类型的离子-分子反应，包括：质子转移(proton transfer reaction,PTR)、电荷转移(chargeexchange,CE)、亲电加成(electrophilic addition,EA)、阴离子提取(anionabstraction,AA)等，不同特性的待测物可以借助不同类型的离子-分子反应实现有效电离。因此，光致化学电离源针对不同特性的物质分子可采用不同的试剂离子，能够有效改善待测物样品的电离效率，拓宽可检测样品的范围，提高分析的准确性。

由此，本发明设计了一种可实现源内聚焦的光电离/光化学电离源，基于单一的紫外光源，利用光电离或光电子电离获得化学电离的试剂离子，改变反应气的种类可以获得不同的试剂离子；采用相对独立的电离区设计，分别实现反应气分子和待测物分子的有效电离，大大拓展可电离和检测样品的范围；同时在电离源内引入离子聚焦电极，实现对离子束的径向聚焦，有效提高光电离/光化学电离效率和离子传输效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现源内聚焦的光电离/光化学电离源装置，基于单一的紫外光源实现不同试剂离子的快速切换，以拓宽可电离和检测样品的范围；同时在电离源内引入离子聚焦电极，实现对离子束的径向聚焦，有效提到样品的电离效率和传输效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，包括紫外光源、反应气进样管、样品气进样管、电离源腔体，其特征在于：电离源腔体为一密闭腔室，于电离源腔体顶部设置通孔，紫外光源的光窗穿过通孔伸入至电离源腔体内，紫外光源与通孔密闭连接；