[实用新型]一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及离子传输领域，尤其是一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置。

背景技术

质谱是对分子结构分析最精确的方法之一可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组成部分，最常用的离子源是EI（electron ionization）源，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⁺可继续断裂并进行分子重排，产生多种碎片离子。EI源的电离效率高，重复性好，并已有完整的谱库，是目前使用最广泛的离子源。然而由于EI源产生的碎片峰较多，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。

化学电离（chemical ionization，CI）就是一种典型的软电离的方式。它通过引入一种反应气体(通常是甲烷等)，电子首先电离反应气体，然后反应气体离子再与样品分子发生一系列的离子分子反应产生样品分子的准分子离子，因此质谱峰数目少，能方便的确定分子量。质子转移离子源就是CI的一种，目前可用来与质谱分析器结合形成了目前最常用的用来实时、在线检测大气中的挥发性有机物（VOCs）的质子转移质谱仪（PTRMS）仪器装置。质子转移反应离子源是通过初始反应离子与待测样品分子发生质子转移反应（proton transfer reaction）的原理从而使样品分子带上质子，然后通过质量分析器进行检测。初始反应离子一般通过对水蒸气和空气的混合气体进行放电产生水合氢离子（H3O⁺），并以其作为反应离子。反应离子H₃O⁺在漂移管中与有机分子发生质子转移反应，使得样品分子离子化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种对质子转移反应后的离子束进行调节，使得离子聚焦，并对中性分子进行阻挡的质子转移离子源装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于离子漏斗的质子转移离子源装置，包括一质子转移反应漂移区，所述质子转移反应漂移区的前端设有质子供体引入通道和载气引入通道，后端设有载气引出通道，所述质子转移反应漂移区连接有一调节质子反应后离子束的离子漏斗，所述离子漏斗的后端为一离子束引出通道。

进一步，所述离子漏斗采用多个极片环与绝缘环间隔叠放的结构，所述极片环的外沿贯穿有便于固定极片环和安装离子漏斗的支撑杆，所述极片环连接有在极片环间形成分压电场的高压电源。

进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的形状为圆环状或者方环状。

进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的材料为不锈钢等金属或者镀了金属的极片。

进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗极片环的数量为2-1000片，极片环的径向直径为2-200毫米。

进一步作为优选的实施方式，所述载气为氮气、空气、稀有气体或者其他永久气体。

进一步作为优选的实施方式，所述质子供体为水和氢离子。

进一步作为优选的实施方式，所述离子漏斗上还设有使极片环恒温的加热装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在质子转移反应区之后设有一离子漏斗，导入的质子供体与伴随载气加入的样品分子在质子反应区反应完后，离子漏斗对离子束进行调节，使离子束在漏斗形状的极片环间电场中进行聚焦，便于离子束的传输；本实用新型装置改善了对离子束的提纯效果，清除了离子束中绝大部分的中性分子，提高了质子转移离子源的离子化效率，减少了离子源对质谱分析器的污染；本实用新型在离子漏斗上加装了加热装置，可以提高离子的传输效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型质子转移离子源装置的结构示意图；

图2是本实用新型离子漏斗调节质子转移离子源的离子束的传输效果图；

图3是离子漏斗径向二维图；

图4是离子漏斗轴向二维图；

图5是离子漏斗二维剖视图；

图6是离子漏斗调节质子转移反应离子束质子转移离子源三维图；

图7是离子漏斗调节质子转移离子源装置实施例图。

附图标记：

1  质子供体引入通道

2  载气引入通道

3  质子转移反应漂移区

4  载气引出通道

5  离子漏斗