[发明专利]一种增强光离子化效率的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光离子化领域，尤其涉及一种增强光离子化效率的装置及方 法。

背景技术

质谱是对分子结构分析最精确的方法之一，通常用来对未知物进行定性分析 和对混合物中已知组分进行定量检测。离子源是质谱的关键技术，最常用的经典 是EI源(electron ionization)，它采用高能电子束轰击样品，从而使样品发 生电离产生电子和分子离子。原理如下：

M+e→M⁺+2e

M⁺继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排，瞬间产生多种碎片离 子。EI源的使用及其广泛，电离效率高，谱库最完整。然而由于EI源使用的电子 能量很高，谱图中碎片峰占较多，分子离子峰强度很弱并且受到其他样品碎片峰 的干扰，谱图复杂，对于混合未知物的解谱非常困难。

为了解决这一问题，产生了一系列的软电离(soft ionization)方法。

CI源(chemical ionization)。样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通 常是甲烷等)稀释，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生面的样品分子离 子主要由反应气分子电离产生。CI源的电离能小，产生的质谱峰数目少，能够提 供很强的分子离子峰，可以方便的确定分子量。但是CI源产生的碎片离子和反应 的温度、离子源压力、反应气等因素有关，没有标准谱不具有可比性，并且对真 空系统消耗较大。

利用质子转移反应(proton transfer reaction)也可以产生较完整的分子 离子峰，特别对小分子有机物有突出效果。其缺点是，装置复杂，真空消耗大。

为了弥补这些缺点，发展了光离子化技术。光离子化与EI源很类似，只是电 子束被5～15eV真空紫外光子所代替，它可以使电离能小于光子能量的样品分子 得到电离。光离子化的反应机理为：

M+hv→M⁺+e

光离子化既可以得到分子离子峰，又能得到少数碎片离子峰，对未知物的鉴 定有重要意义。光离子化可以分为大气压光离子化(APPI)和真空紫外光离子化 (VUV-PI)。但是传统方法使用的是真空紫外灯(如氘灯)直接照射，光离子流 是不充分的。使用稀有气体激发的EBEL灯或者紫外激光器(UV-SPI)可以得到较 高的光强度，解决这样的问题。但体积较大、成本较高、寿命较短。

光学谐振腔是光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔。它是激光器的 必要组成部分，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。谐 振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方 向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与工作介质不 再接触；沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运 行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将 不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，即激光。为把 激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光， 反射部分留在腔内继续增殖光子。

光学谐振腔已经被使用在增强红外光学吸收领域。在谐振腔中充入气体，气 体分子阻挡了光子的传播，一部分被吸收。这一吸收符合朗伯-比尔定律，即：

T=II0=e-αl=e-σlN]]>

光学谐振腔在吸收过程中的作用有：

1、提供较长的吸收光程1；

2、反射光子，提供更多作用机会，提高量子效率

鉴于此，现提出一种结构简单，价格低廉并且可以大幅度增强光离子化的效 率的装置及方法。

发明内容