一种可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源

技术特征：
1.一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(1)、反应气进样管(7)、样品气进样管(8)、电离源腔体(9)，其特征在于：电离源腔体(9)为一密闭腔室，于电离源腔体(9)顶部设置通孔，紫外光源(1)的光窗穿过通孔伸入至电离源腔体(9)内，紫外光源(1)与通孔密闭连接；在电离源腔体(9)内部，沿紫外光束出射方向依次设置有离子推斥电极(2)、离子加速电极(3)、离子传输电极(4)、离子聚焦电极(5)和电离源出口电极(6)；这些电极均为中部带有通孔的圆环形结构，且他们之间相互间隔、通孔同轴、平行绝缘放置；其中离子传输电极(4)为1块或2块以上；紫外光束沿电极的轴线方向穿过各电极通孔；离子加速电极(3)和离子聚焦电极(5)将电离区从上至下分为三个腔室，分别为：位于推斥电极(2)和离子加速电极(3)之间的试剂离子产生区(15)、位于离子加速电极(3)和离子聚焦电极(5)之间的离子分子反应区(16)以及位于离子聚焦电极(5)和电离源出口电极(6)之间的离子聚焦区(17)；反应气进样管(7)穿过电离源腔体(9)的外壁面、气体出口端伸入至试剂离子产生区(15)内部，气体出口端面向紫外光束照射区域设置，反应气在紫外光束通过区域产生试剂离子或样品离子，试剂离子或样品离子穿过离子加速电极(3)的中部通孔进入离子分子反应区(16)，样品气进样管(7)的气体入口端与反应气气源(12)或样品气气源(13)相连；样品气进样管(8)穿过电离源腔体(9)的外壁面、气体出口端伸入离子分子反应区(16)的内部，出口端面向离子加速电极(3)和靠近离子加速电极的第一片离子传输电极(4)之间的间隔区域，其气体出口端面向试剂离子通过区域设置，样品气进样管(8)的气体入口端与样品气气源(13)相连；于离子分子反应区(16)产生样品离子；于电离源腔体(9)底部设置通孔a，电离源出口电极(6)与电离源腔体(9)底部密闭连接；电离源出口电极(6)的圆形通孔与通孔a相对应设置，即样品离子穿过电离源出口电极(6)的圆形通孔和通孔a离开电离源腔体(9)；于电离源腔体(9)侧壁上设置有气体出口，气体出口通过真空管路与一抽气阀门(10)相连，于侧抽阀门的另一端通过真空管路连接有真空泵(11)。2.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：所述的紫外光源(1)为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源。3.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：于离子推斥电极(2)、离子加速电极(3)、离子传输电极(4)、离子聚焦电极(5)和电离源出口电极(6)的各个相邻电极极板之间设置有中部带有通孔的圆环形绝缘片，绝缘片与相邻的电极极板之间密闭连接；于离子聚焦电极(5)和电离源出口电极(6)之间的绝缘片上开设有作为气体出口的贯穿绝缘片内外壁面的通孔或缺口。4.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：离子推斥电极(2)、离子加速电极(3)、离子传输电极(4)、离子聚焦电极(5)的材质为厚度0.5-5mm的不锈钢板，中心通孔的内径为0.5-10mm；电离源出口电极(6)为中心孔径1mm的圆锥形不锈钢板，相邻两个电极片之间的距离是1-10mm；离子加速电极(3)与其相邻的离子传输电极(4)之间通过阻值为1-2mω的电阻分压；2
块以上的离子传输电极之间通过阻值为1-2mω的电阻分压；于离子推斥电极(2)、离子加速电极(3)、离子聚焦电极(5)和电离源出口电极(6)按从高到低的顺序依次加载不同的电压，在各电极通孔中心区域的轴线方向从上到下形成不同强度的离子传输梯度电场，使离子朝向电离源出口电极(6)的中部通孔聚焦传输，离子传输梯度电场的大小为0-500v/cm。5.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：所述的电离源出口电极(6)中部通孔为离子出口小孔，该电极与质量分析器(18)相连；所述的质量分析器(18)为四极杆质量分析器、离子阱质量分析器、磁式质量分析器、飞行时间质量分析器中的一种或上述质量分析器中任意2种以上的组合。6.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：所述的电离源腔体(9)内部气压为10-3-105pa。7.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：于反应气进样管(7)和样品气进样管(8)的管路外壁上设置有电加热元件和/或保温层(14)，可控制进入电离区内的反应气和样品气温度在室温-300℃。8.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：反应气体进样管(7)和样品气体进样管(8)分别可以是金属毛细管或石英毛细管，可以是一根或几根；长度为0.05～5m，内径为25～500μm。9.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：电离源可工作于光化学电离和光电离两种模式，通过改变推斥电离(2)、离子加速电极(3)和离子聚焦电极(5)上加载的电压，即可实现相互切换。10.根据权利要求1所述的可实现源内聚焦的光电离和/或光化学电离源装置，其特征在于：紫外光源(1)的外壁面与通孔内壁面密闭连接，电离源出口电极(6)的四周边缘与通孔a内壁面密闭连接；所述的反应气气源(12)提供的反应气为质量纯度大于99.999％的氮气、氩气、氦气或其它稀有气体中的一种或二种以上载带有水蒸气、二氯甲烷、二溴甲烷、氧气、一氧化氮中的一种或二种以上的气体。

技术总结
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。敏快速检测。敏快速检测。


技术研发人员：李海洋 万宁波 花磊 蒋吉春 李函蔚
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2020.11.24
技术公布日：2022/5/31