基于复合离子源的质谱分析装置和方法与流程

1.本发明涉及质谱分析，特别涉及基于复合离子源的质谱分析装置和方法。


背景技术：

2.离子源是质谱仪的关键核心部件，其技术及产品的发展不断推动着质谱仪器的进步和应用领域的拓展,包括电喷雾离子源在内的多种离子化技术的发明加速了各学科研究领域的革命。其中，电喷雾离子源具有较好的稳定性，是定量质谱分析的关键部件。电喷雾的工作过程可简单描述为：在电场的作用下，液体在毛细管尖端形成“泰勒锥”，液滴持续发生库仑爆炸，往复循环，最终得到气相离子。因此，电喷雾离子源是一种连续性的离子化方案。
3.不同于连续性的离子化方案，脉冲直流电喷雾离子源通过既定的直流、交流高压控制技术，形成间歇性的电离策略，形成脉冲式的气相离子信号，可以在大气压环境直接电离样品进行检验，是快速质谱分析的理想手段。
4.然而传统的质谱仪器中，定量质谱分析和快速质谱分析两种模式间的切换依赖于离子源的更换，其气路、液路接线复杂，流程费时费力。本发明提供了一种复合式离子源设计，支持双源之间快速切换，兼具了电喷雾离子源的定量质谱分析功能和脉冲直流电喷雾离子源的快速质谱分析功能，可大幅缩短仪器操作时间，显著提升质谱检测效率。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于复合离子源的质谱分析装置。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.基于复合离子源的质谱分析装置，所述基于复合离子源的质谱分析装置包括质谱仪，所述质谱仪具有质谱进样口；所述基于复合离子源的质谱分析装置还包括：
8.第一离子源，所述第一离子源的第一出口的第一中心轴线与所述质谱进样口的第二中心轴线间的夹角为锐角，所述第一中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第一离子源采用电喷雾离子源；
9.第二离子源，所述第二离子源的第二出口的第三中心轴线与所述第二中心轴线平行，所述第三中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第二离子源采用脉冲直流电喷雾离子源；所述第一出口和进样口间的第一距离大于所述第二出口和进样口间的第二距离
10.本发明的另一目的在于提供了根据上述基于复合离子源的质谱分析装置的工作方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
11.基于复合离子源的质谱分析方法，所述基于复合离子源的质谱分析方法为：
12.在追求定量的分析模式中，复合离子源中仅有第一离子源工作，所述第一离子源的第一出口的第一中心轴线与所述质谱进样口的第二中心轴线间的夹角为锐角，所述第一
中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第一离子源采用电喷雾离子源第一离子源；
13.在追求速度的分析模式中，复合离子源中仅有第二离子源工作，所述第二离子源的第二出口的第三中心轴线与所述第二中心轴线平行，所述第三中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第二离子源采用脉冲直流电喷雾离子源；所述第一出口和进样口间的第一距离大于所述第二出口和进样口间的第二距离。
14.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
15.1.实现了定量和快速分析功能；
16.复合离子源使用电喷雾离子源和脉冲直流电喷雾离子源，具备了定量质谱分析和快速质谱分析功能；
17.2.分析效率高；
18.在不同工作模式下，电喷雾离子源和脉冲直流电喷雾离子源之间快速切换，如利用抽屉设计实现了脉冲直流电喷雾离子源快速地进入工作，可大幅缩短仪器操作时间，显著提升质谱检测效率。
附图说明
19.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
20.图1是根据本发明实施例的基于复合离子源的质谱分析装置的结构示意图。
具体实施方式
21.图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
22.实施例1：
23.图1示意性地给出了本发明实施例1的基于复合离子源的质谱分析装置的结构图，如图1所示，所述基于复合离子源的质谱分析装置包括：
24.质谱仪，所述质谱仪具有质谱进样口；
25.第一离子源，所述第一离子源的第一出口的第一中心轴线与所述质谱进样口的第二中心轴线间的夹角为锐角，所述第一中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第一离子源采用电喷雾离子源；
26.第二离子源，所述第二离子源的第二出口的第三中心轴线与所述第二中心轴线平行，所述第三中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第二离子源采用脉冲直流电喷雾离子源；所述第一出口和进样口间的第一距离大于所述第二出口和进样口间的第二距离，如所述第一距离和第二距离分别大于3mm，且小于15mm。
27.为了提高工作性能，进一步地，所述第一中心轴线和第二中心轴线相交，所述第三
中心轴线和第二中心轴线共线。
28.为了防止待测物随气流扩散到大气环境中，进一步地，所述质谱分析装置还包括：
29.隔离罩，所述隔离罩围出的空间与大气环境隔离，所述质谱进样口、第一离子源和第二离子源分别设置在所述隔离罩内。
30.为了缩短工作时间，进一步地，所述质谱分析装置还包括：
31.抽屉，所述第二离子源设置在所述抽屉内，使得所述第二离子源随着所述抽屉分时间地处于隔离罩内和大气环境中。
32.为了调整二个离子源的工作状态，进一步地，所述质谱分析装置还包括：
33.控制模块，所述控制模块用于使第一离子源和第二离子源分时间地工作。
34.为了监控第一离子源、第二离子源及其探针是否处于工作位，进一步地，还设置位置传感器，用于监控所述第一离子源及第二离子源是否处于设定位置。
35.本发明实施例的基于复合离子源的质谱分析方法，也即根据本实施例的质谱分析装置的工作方法，所述基于复合离子源的质谱分析方法为：
36.在追求定量的分析模式中，复合离子源中仅有第一离子源工作，所述第一离子源的第一出口的第一中心轴线与所述质谱进样口的第二中心轴线间的夹角为锐角，所述第一中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第一离子源采用电喷雾离子源第一离子源；
37.在追求速度的分析模式中，复合离子源中仅有第二离子源工作，所述第二离子源的第二出口的第三中心轴线与所述第二中心轴线平行，所述第三中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第二离子源采用脉冲直流电喷雾离子源；所述第一出口和进样口间的第一距离大于所述第二出口和进样口间的第二距离。
38.为了防止待测物随气流扩散到大气环境中，进一步地，所述质谱分析装置还包括：
39.隔离罩，所述隔离罩围出的空间与大气环境隔离，所述质谱进样口、第一离子源和第二离子源分别设置在所述隔离罩内。
40.为了缩短工作时间，进一步地，所述质谱分析装置还包括：
41.抽屉，所述第二离子源设置在所述抽屉内，使得所述第二离子源随着所述抽屉分时间地处于隔离罩内和大气环境中。
42.实施例2：
43.根据本发明实施例1的基于复合离子源的质谱分析装置和方法的应用例。
44.在本应用例中，如图1所示，第一离子源和第二离子源设置在隔离罩内，抽屉设置在隔离罩内，使得在安装探针是拉出，此时第二离子源处于大气环境下，工作时，抽屉处于隔离罩内；
45.第一中心轴线与第二中心轴线相交，且之间的夹角为60度，第三中心轴线和第二中心轴线共线，第一中心轴线、第二中心轴线和第三中心轴线处于同一竖直面内；第一距离为10mm，第二距离为8mm；
46.设置三个位置监控传感器，所述监控传感器包括光源和探测器，当被监控物体处于设定位置时，光源发出的光被监控物体的阻挡而无法入射到探测器，当被监控物体没有处于设定位置时，光源发出的光不会被监控物体阻挡而入射到探测器，根据探测器接收到的光强来确定被监控物体是否安装到位。通过这种方式，使用三个位置监控传感器，来分别
确定第一离子源、第二离子源的探针和抽屉是否安装到位。
47.控制模块，所述控制模块用于使第一离子源和第二离子源分时间地工作，而非同时工作。
48.本发明实施例的基于复合离子源的质谱分析方法，也即根据本实施例的质谱分析装置的工作方法，所述基于复合离子源的质谱分析方法为：
49.在追求定量的分析模式中，复合离子源中仅有第一离子源工作，所述第一离子源的第一出口的第一中心轴线与所述质谱进样口的第二中心轴线间的夹角为锐角，所述第一中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第一离子源采用电喷雾离子源第一离子源；
50.在追求速度的分析模式中，复合离子源中仅有第二离子源工作，所述第二离子源的第二出口的第三中心轴线与所述第二中心轴线平行，所述第三中心轴线不受阻挡地进入所述质谱进样口；所述第二离子源采用脉冲直流电喷雾离子源；所述第一出口和进样口间的第一距离大于所述第二出口和进样口间的第二距离。
51.在追求速度的分析模式中，具体步骤为：
52.拉出脉冲直流电喷雾离子源的抽屉；
53.放入脉冲直流电喷雾离子源的探针；
54.关闭脉冲直流电喷雾离子源的抽屉；
55.启动质谱分析。