[发明专利]表面解吸常压化学电离源及表面解吸常压化学电离质谱分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析化学领域，特别涉及质谱仪的离子源，具体为表面解吸常压化学电离源及使用该电离源进行表面解吸常压化学电离质谱分析的技术。

背景技术

质谱学是广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的专门科学和技术。质谱仪是质谱学研究与应用的基础。质谱仪一般包括样品引入系统、离子源、离子光学系统、质量分析器、检测器、数据采集与控制系统、真空系统等。国际著名质谱大师如R.Graham Cooks教授等普遍认为无论是对有机质谱还是无机质谱，质谱仪器的心脏是离子源。因此，人们围绕电离源做出了多种设计，如电子轰击电离源(EI)、化学电离源(CI)、场解吸电离源(FD)、快原子轰击电离源(FAB)、电喷雾电离源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)、基体辅助激光解吸电离源(MALDI)等。其中，美国科学家John B.Fenn等正因为在发展电喷雾电离(ESI)这一软电离源方面做出了重大贡献而获得了2002年诺贝尔化学奖。因此，新离子源的开发对现代科学、国计民生均具有重要意义。

目前已披露的用于有机质谱分析的各种电离源主要有EI、ESI、APCI、MALDI、PI等。在这些常见电离源如APCI中，待测物质必须转化成为不含基体的溶液后才能够被引入APCI进行电离。分析时，样品溶液从套有雾化气套管的毛细管引入，然后从毛细管末端喷出并被氮气流雾化，形成的细小液滴在加热蒸发器中被汽化，形成气态的中性分子。加热管末端有电晕放电针(参见图15)，电晕放电把溶剂分子离子化产生大量的试剂离子。试剂离子与气态中性样品分子碰撞，发生化学电离。由于试剂离子密度比样品分子密度大很多，常压下碰撞频率很高，而样品分子在电离区域停留的时间又较长(1-10μs)，样品分子基本被完全电离，大大提高了电离效率，从而提高了灵敏度。

APCI是一种软电离源，形成的是单电荷准分子离子，如[M+H]⁺、[M+Na]⁺、[M+K]⁺和[M+NH₄]⁺等(这与加入试剂溶液中的添加剂或缓冲剂有关)，不同添加剂或缓冲剂可与不同的物质形成特定离子。所以，除了具有比ESI更高的灵敏度外，APCI还具有很好的选择性。但是，APCI汽化室的温度一般为450℃左右，不利于分析热稳定性差的样品。另一方面，这些电离源虽然各有特点和应用针对性，但均需要将样品去除各种复杂基体转化为特定形态方能进行离子化。这种预处理一则费时费事，二则难以实现实时在线监测。

2004年，Cooks教授在Science杂志上发表了关于电喷雾解吸电离(desorptionelectrospray ionization，DESI)的文章，引起了广泛的关注。DESI源具有双层毛细管结构的雾化器(参见图16)，其中要加+5kV的高压，同时需将合适的溶剂(通常是含有少量水的甲醇，而且甲醇具有较大毒性。)通过注射泵压入内层毛细管中，在氮气(150psi)作用下形成带电的小液滴，这些带电的液滴在气流和电场的共同作用下冲击样品的表面，从而将吸附在表面上的待测物分子进行电离。DESI最主要优点是将表面低蒸汽压的物质解吸出来再进行电离，所以不需要样品预处理就可以直接对固态表面上的物质进行测定，为复杂样品的实时在线检测提供了思路。随着研究的不断深入，人们逐渐认识到DESI也具有一些不足之处，如灵敏度不高，需要使用笨重的高压钢瓶提供较大流速的氮气，因此不能够直接分析粉末样品，没有大气压化学电离源所具备的选择性，而且和ESI、APCI一样需要使用有害试剂(如甲醇)来产生试剂离子喷射到样品表面，在进行实时检测时会将受检产品污染，从而难以在药品、食品等相关领域得到实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需要样品预处理，并不需使用有害试剂，不会对解吸样品构成污染和人员身体健康危害，具有良好化学选择性，而且易于在小型质谱仪中应用的新颖的表面解吸常压化学电离源(surface desorption atomosphericpressure chemical ionization，SDAPCI)。

该电离源中，试剂离子发生系统为核心，其包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针，放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。

所述的试剂离子发生系统中，所述毛细管的另一端连通化学电离试剂气流。

所述的试剂离子发生系统中，所述毛细管外设有加热装置。