提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法与流程

1.本发明涉及离子传输，特别涉及提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法。


背景技术：

2.众所周知，质谱仪对样品前处理要求比较严格，进入质谱仪的样品需要尽可能干净，这是因为质谱仪检测结果很容易受到污染物影响。此外，进样中残留物会积聚在离子光学器件和质量分析器上，影响空间电场分布从而降低离子传输效率和质量分析器性能。除了污染物外，液相样品在经过进样毛细管加热后，可能仍然存在大量微小液滴（去溶剂不充分），这些液滴进入到质量分析器后，会对质谱仪信号产生不利影响。
3.在众多质谱仪器设计中，为了提高离子传输效率和检测灵敏度通常采用离子漏斗作为初级离子光学部件。然而，尽管离子漏斗离子传输效率高、结构和控制灵活、成本低等优点，但其也有以下不足：1.由于其开口比较大，除了接受有效离子比较高效外，样品中污染物着附在离子漏斗电极片上的几率也会比较高；2.为了确保良好的聚焦效果，离子漏斗中电极片的间距通常比较小，污染物较难被真空泵全部抽走，特别是离子漏斗末端出口比较小，样品中污染物在末端比较容易积聚；3.为了提升去溶剂效果和降低中性粒子干扰，通常在进样毛细管或锥口与离子漏斗间采用平行离轴或带一定夹角的结构设计，这种设计会导致污染物集中着附在离子漏斗电极片上某一区域，或者为了提高耐污染能力，离子漏斗设计尺寸比较大或采用多级离子漏斗；4.通常仅当严重污染发生后，且显著影响到质谱信号时才被识别，容易造成检测结果不准确。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种提高离子传输效率的抗污染质谱仪。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提高离子传输效率的抗污染质谱仪，所述质谱仪包括多个电极，所述电极具有离子通道；所述质谱仪还包括：毛细管，所述毛细管用于传输离子；所述毛细管的第一端伸入到所述离子通道内，所述第一端与所述离子通道的中心轴线间的夹角为锐角；驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述毛细管旋转。
6.本发明的另一目的在于提供了根据上述质谱仪的工作方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：质谱仪的工作方法，所述质谱仪的工作方法为：
在离子进样中，驱动单元驱动毛细管旋转，使得所述毛细管的第一端在多个电极的离子通道内旋转，从所述第一端出射的离子喷向所述电极。
7.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：1．抗污染能力强；多个电极与进样离子相互作用表面积较大，特别是多个电极的离子通道开口大，在本发明中，随着毛细管的旋转，把污染比较均匀地分散在各个电极的各部分，降低了污染物对离子传输的影响；2．离子传输高效，化学噪声低；多个电极的离子通道因其较大的离子接收范围和较高的离子聚焦能力，从而传输效率高，另一方面进样毛细管的第一端与多个电极的中心轴线间的夹角是锐角，未离子化的液滴或中性物质由于惯性作用，直接喷射向电极，经过电极片间被真空泵抽走，降低对质量分析器的影响；3．体积小；相对于多段平行离轴和弯曲离子光学装置，本装置在保证抗污染能力和去溶剂效果的情况下体积较小，可以适用于便携式质谱仪。
附图说明
8.参照附图，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：图1是根据本发明实施例的质谱仪的结构示意图；图2是根据本发明实施例的毛细管和多个电极的结构示意图；图3是根据本发明实施例的毛细管和多个电极的结构示意图；图4是根据本发明实施例的毛细管和多个电极的结构示意图；图5是根据本发明实施例的毛细管和多个电极的结构示意图。
具体实施方式
9.图1-5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。
10.实施例1：图1示意性地给出了本发明实施例1的提高离子传输效率的抗污染质谱仪的结构图，如图1所示，所述质谱仪包括：多个电极6，所述电极6具有离子通道，如电极6具有允许离子通过的通孔；毛细管1，所述毛细管1用于传输离子；所述毛细管1的第一端5伸入到所述离子通道内，所述第一端5与所述离子通道的中心轴线间的夹角为锐角；驱动单元2，所述驱动单元2用于驱动所述毛细管1旋转。
11.为了去除毛细管1内随着离子传输的中性液滴，进一步地，所述质谱仪还包括：加热单元4，所述加热单元4用于加热所述毛细管1。
12.本发明实施例的质谱仪的工作方法，质谱仪的工作方法为：在离子进样中，驱动单元2驱动毛细管1旋转，使得所述毛细管1的第一端5在多个电极6的离子通道内旋转，从所述第一端5出射的离子喷向所述电极6。
13.为了评价多个电极6的污染程度，所述工作方法还包括所述多个电极6污染程度的获得，所述污染程度的获得方式为：获得所述多个电极6在洁净以及最低电流时的f0=g(f0，
△
f0)，f0是多个电极6上最低电流时对应的射频电压频率，
△
f0是多个电极6上最低电流时电流-频率曲线的半峰宽；在多次离子进样后，获得在多个电极6上最低电流时的f=g(f，
△
f)，f是多个电极6上最低电流时对应的射频电压频率，
△
f是多个电极6上最低电流时电流-频率曲线的半峰宽；根据f0和f获得所述多个电极6的污染程度。
14.实施例2：根据本发明实施例1的提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法的应用例。
15.在本应用例中，如图1所示，驱动单元2驱动毛细管1旋转，旋转轴和多个电极6的离子通道7的中心轴线共线；加热单元4用于加热毛细管1；如图2所示，多个电极6包括第一组电极，沿着离子前进方向，所述离子通道7的直径逐渐变小；在毛细管的第一端伸入所述离子通道7之前和之后，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为锐角；所述毛细管1和多个电极6满足以下条件：；d4是在垂直于所述中心轴线的平面内，所述第一端的末端与所述多个电极6的内壁形成的轮廓线间的最小距离；r2是所述离子通道7的最大半径；s2是相邻电极6的间距；l4是所述第一端伸入到离子通道7内的部分在所述中心轴线上的投影的长度；θ4是所述第一端和中心轴线间的夹角；m3是所述多个电极6在离子行进路径上的长度。
16.质谱仪的工作方法，质谱仪的工作方法为：在离子进样中，驱动单元2驱动毛细管1旋转，使得所述毛细管1的第一端在多个电极6的离子通道7内旋转，从所述第一端出射的离子喷向所述电极6；多个电极6污染程度的获得，所述污染程度的获得方式为：获得所述多个电极6在洁净以及最低电流时的f0=g(f0，
△
f0)，f0是多个电极6上最低电流时对应的射频电压频率，
△
f0是多个电极6上最低电流时电流-频率曲线的半峰宽；在多次离子进样后，获得在多个电极6上最低电流时的f=g(f，
△
f)，f是多个电极6上最低电流时对应的射频电压频率，
△
f是多个电极6上最低电流时电流-频率曲线的半峰宽；根据f0和f获得所述多个电极6的污染程度。比如当f值从最初1550 khz变为小于1450 khz，
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f0从51 khz变为58 khz时，f从0%变为90%，这说明需要进行清洗维护。
17.对于不同离子漏斗（多个电极6），函数g可通过实验数据拟合得到。污染程度可通过校正液离子传输效率和背景（仅纯溶剂）离子信号强度来衡量。
18.实施例3：根据本发明实施例1的提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法的应用例。
19.在本应用例中，如图1所示，驱动单元2驱动毛细管1旋转，旋转轴和多个电极6的离子通道7的中心轴线共线；加热单元4用于加热毛细管1；如图3所示，多个电极6包括第一组电极，沿着离子前进方向，所述离子通道7的直径逐渐变小；驱动单元2驱动毛细管1旋转，旋转轴和多个电极6的离子通道7的中心轴线共线；在第一端伸入所述离子通道7之前，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为零；在所述第一端伸入所述离子通道7之后，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为锐角；毛细管1和多个电极6满足以下条件：；d3是在垂直于所述中心轴线的平面内，所述第一端的末端与所述多个电极6的内壁形成的轮廓线间的最小距离；r2是所述离子通道7的最大半径；s2是相邻电极6的间距；l3是所述第一端伸入到离子通道7内的部分在所述中心轴线上的投影的长度；θ3是所述第一端和中心轴线间的夹角；m3是所述多个电极6在离子行进路径上的长度。
20.实施例4：根据本发明实施例1的提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法的应用例。
21.在本应用例中，如图1所示，驱动单元2驱动毛细管1旋转，旋转轴和多个电极6的离子通道7的中心轴线共线；加热单元4用于加热毛细管1；如图4所示，多个电极6包括第一组电极和第二组电极，沿着离子前进方向，第二组电极和第一组电极依次设置，所述第一组电极的离子通道7的直径逐渐变小，所述第二组电极的离子通道7的直径不变，等于第一组电极的离子通道7的直径最大值，所述毛细管1的第一端伸入到所述第二组电极的离子通道7内；在所述第一端伸入所述第二组电极的离子通道7之前和之后，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为锐角；所述毛细管1和多个电极6满足以下条件：；d2是在垂直于所述中心轴线的平面内，所述第一端的末端与所述第二组电极的内壁形成的轮廓线间的最小距离；r1是所述第二组电极的离子通道7的半径；s1是第二组电极中相邻电极6的间距；l2是所述第一端伸入到离子通道7内的部分在所述中心轴线上的投影的长度；θ2是所述第一端和中心轴线间的夹角；m1是所述第二组电极在离子行进路径上的长度。
22.实施例5：
根据本发明实施例1的提高离子传输效率的抗污染质谱仪及其工作方法的应用例。
23.在本应用例中，如图1所示，驱动单元2驱动毛细管1旋转，旋转轴和多个电极6的离子通道7的中心轴线共线；加热单元4用于加热毛细管1；如图5所示，多个电极6包括第一组电极和第二组电极，沿着离子前进方向，第二组电极和第一组电极依次设置，所述第一组电极的离子通道7的直径逐渐变小，所述第二组电极的离子通道7的直径不变，等于第一组电极的离子通道7的直径最大值，所述毛细管1的第一端伸入到所述第二组电极的离子通道7内；在所述第一端伸入所述第二组电极的离子通道7之前，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为零；在所述第一端伸入所述第二组电极的离子通道之后，所述第一端与所述中心轴线间的夹角为锐角；所述毛细管1和多个电极6满足以下条件：；d1是在垂直于所述中心轴线的平面内，所述第一端的末端与所述第二组电极的内壁形成的轮廓线间的最小距离；r1是所述第二组电极的离子通道7的半径；s1是第二组电极中相邻电极6的间距；l1是所述第一端伸入到离子通道7内的部分在所述中心轴线上的投影的长度；θ1是所述第一端和中心轴线间的夹角；m1是所述第二组电极在离子行进路径上的长度；m2是所述第一组电极在离子行进路径上的长度。