[发明专利]一种选择控制反应离子的化学电离质谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析领域，具体涉及一种选择控制反应离子的化学电离质谱仪。

背景技术

基于选择控制反应离子的化学电离质谱技术主要有选择离子流动管质谱、选择离子质子转移反应质谱和离子-分子反应质谱等，可用于环境污染、国家安全、医学辅助诊断、食品安全等多领域中痕量有机物快速检测与监控，因此，对该技术的研究近年来备受重视。选择离子化学电离质谱技术受到青睐的原因是：软电离、灵敏度高、分析速度快、定性定量可靠、检测范围可改变，在气/液/固体痕量有机物检测中有广阔的应用潜力。

选择离子化学电离质谱技术的基本原理是：在多种可供选择的反应离子中选择一种反应离子A^±，在反应区与待测物B发生碰撞，通过离子-分子反应A^±+B→C^±将待测物离子化为C^±，最终可通过质谱检测到的C^±和A^±反演B的分子量和浓度信息等。

目前，选择离子化学电离质谱技术中选择控制多种高强度纯净反应离子方法主要有两类：

(1)气体放电产生的高强度混合离子经滤质器快速选择。选择离子流动管质谱技术就是基于此原理，采用四极杆滤质器从潮湿空气放电的混合离子中选择产生三种纯净反应离子(H₃O⁺、O₂⁺和NO⁺)。这种方法获得的反应离子纯度高、切换反应离子速度快，然而，SIFT-MS中采用的四极杆滤质器，加工装配技术难度大，且在真空下工作，需要配备体积大、价格昂贵的真空组件。

(2)不同放电气体经气路切换分别通入离子源，经电子轰击、放电或放射源辐照制备多种高强度纯净反应离子。如：水蒸气、氨气、氧气放电或放射源辐照可分别产生高强度H₃O⁺、NH₄⁺、O₂⁺，通过反应气体气路切换则可以选择产生多种纯净反应离子。这种方法简单、方便、成本低，但目前仅针对少数几种反应离子有效，大多数气体经放电或辐照产生的都是含杂质的多种混合离子；另外，由于放电气体在仪器中的记忆效应以及放电条件的差异性，这种方式难以实现反应离子间的快速切换。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型选择控制反应离子的化学电离质谱仪，本发明具有大气压下工作、成本低、可选择反应离子、离子切换速度快、技术简单等优点，不仅扩大了化学电离质谱仪可检测物质的范围，还提高了仪器对未知样品的鉴别分析能力。

为实现上述目的，本发明提供一种选择控制反应离子的化学电离质谱仪，包括产生混合离子的离子源、对混合离子中某一种离子选择通过的反应离子选择腔、化学电离反应腔和质谱探测腔。所述的离子源与离子选择腔相连，离子选择腔前端设有混合离子入口和载气入口，所述的离子选择腔后端设有被选择出的反应离子出口和载气出口，所述的离子选择腔内设有两片平行板电极，所述平行板电极连接可控的射频电源，所述载气出口设有微型真空泵，所述的反应离子出口与化学电离反应腔前端相连，所述化学电离反应腔由多片环状电极和绝缘垫片组成，所述化学电离反应腔的侧面具有待测气体入口，所述化学电离反应腔后端连接质谱探测腔。

所述的离子源内混合离子利用试剂气体放电、光照或放射源辐照的方式制备。

所述的离子源内制备混合离子的试剂气体可以是潮湿或干燥空气、水蒸气、甲烷、氧气或其他混合气体。

所述的两片平行板电极间的距离在0.1mm~10mm。

所述的射频电源能产生正负不对称的射频电压，并在此不对称射频电压上叠加可调节的直流电压，其中不对称射频电压形成的电极间电场为2~15kV/cm，频率为50kHz~5MHz，叠加的直流电压可调范围为-100V~100V。

所述离子选择腔气压是10⁵Pa大气压或略低于此值。

所述载气为空气、氮气、氢气、氦气或其它稀有气体。

所述的离子选择腔设有加热恒温装置。

所述的离子选择腔入口和出口孔径在0.1mm~3mm。

所述的化学电离反应腔气压范围为60Pa~10⁵Pa。

所述的化学电离反应腔内电场范围10V/cm~700V/cm。