[发明专利]一种高湿度气体样品快速去水质谱进样装置

说明书

本发明公开了一种高湿度气体样品快速去水质谱进样装置，真空系统包括中空密闭的真空腔体、真空泵和真空计，真空泵和真空腔体连通，真空计用于测量真空腔体内的真空度；冷头去水系统包括制冷机和水汽冷凝块；制冷机的冷头伸入真空腔体内部并与水汽冷凝块可分离地相接触；水汽冷凝块呈倒U型，质谱进样毛细管一的一端伸入真空腔体内并与水汽冷凝块的内腔连通，另一端连通于气体进样系统；去水气体样本输出系统与真空腔体相连通。本发明利用低温和真空稀释瞬间将水汽进行成冰晶化析出，水汽晶化时间短，晶化过程中有效排出杂质成分，不会造成VOCs在冰中的溶解和丢失。

技术领域

本发明涉及质谱检测技术领域，具体涉及一种高湿度气体样品快速去水质谱进样装置。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是指在标准状态下饱和蒸汽压较高(标准状态下大于13.33Pa)、常温下沸点在50℃-260℃之间的各种有机化合物。VOCs在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色，是O₃以及二次有机气溶胶最为主要的前驱体。O₃污染日益严重，目前已经超过PM2.5污染，成为我国重点关注的污染物，VOCs排放是O₃最为重要的来源，VOCs的检测与治理引发广泛关注和控制。VOCs在大气中的浓度从几十ppbv到小于10pptv，而且大气中水汽严重地降低了仪器的灵敏度，当相对湿度增加到70％以上时，仪器的灵敏度下降到原来的五分之一到十分之一。对于实时监测质谱来讲，快速去除气体中水汽对于提高检测的灵敏度至关重要。

人体新陈代谢的部分产物由血液运送至肺部，在肺泡通过气体交换出现在呼出气体中，呼出气含有多种VOCs,这些物质有可能成为肺癌早期诊断的标志物，如：甲醛是肺癌的标志物之一；正戊烷在呼吸气中含量的高低反应了细胞的氧化压力，是机体炎症反应的重要指示物。对呼出气体中小分子物质进行检测有望成为一种新型临床辅助诊断手段，是分析化学和医学领域的重要研究方向。质谱是定性分析的金标准，在线质谱技术以其高灵敏的痕量检测和实时动态反映气组分变化，无需样本离线采集或者预富集，避免了繁冗的前处理过程可能造成的样品损失或失真。典型的大气压下直接软电离技术如电喷雾萃取电离(EESI)质谱技术，质子转移电离质谱(PTRMS)、选择性离子流动管质谱(SIFTMS)等，已实现breath-to-breath呼出气中待测物的浓度变化、大气中VOCs浓度的实时走航检测。但是呼出气中相对湿度大，要提高仪器的分析灵敏度，也必须进行样品的除水前处理。

传统的气体样品去除水汽方法包括低温去除法，利用半导体制冷或者是制冷剂制冷将水汽冷凝去除水汽，这种水汽冷凝方法可以去除水汽，但是部分VOCs特别是含氧基团的VOCs会部分溶解在水中，使得定量分析产生较大的误差。另外还可以采用干燥剂和Nafion干燥管法，这两种方法仍在存在除去水汽的同时，也除去了部分需要监测的VOCs化合物，比如胺类、大部分酮类和水溶性的醚类容易被Nafion干燥管去除。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高湿度气体样品快速去水质谱进样装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高湿度气体样品快速去水质谱进样装置，包括真空系统、气体进样系统、冷头去水系统、质谱进样毛细管一和去水气体样本输出系统；所述真空系统包括中空密闭的真空腔体、真空泵和真空计，所述真空泵和所述真空腔体连通，所述真空计用于测量真空腔体内的真空度；所述冷头去水系统包括制冷机和水汽冷凝块；所述制冷机的冷头伸入所述真空腔体内部并与水汽冷凝块可分离地相接触；水汽冷凝块呈倒U型，所述质谱进样毛细管一的一端伸入真空腔体内并与水汽冷凝块的内腔连通，另一端连通于所述气体进样系统；所述去水气体样本输出系统与所述真空腔体相连通。

进一步地，所述水汽冷凝块的底部开口处设有阻挡块，所述阻挡块设有相对于水汽冷凝块的底部开口的反射斜面，气体到达反射斜面时反射斜面能将气体反射至水汽冷凝块的内腔侧壁；所述阻挡块的中心设有漏水口，所述漏水口与水汽冷凝块的内腔连通。