[实用新型]一种热解吸与电子轰击相结合的离子源

说明书

技术领域

本实用新型属于离子源仪器设备技术领域，具体涉及一种热解吸与电子轰击相结合的离子源，适用于水质中金属元素的快速离子化。

背景技术

离子源是质谱仪的最重要组成部分之一，离子源的第一个任务就是将样品分子转变成带电粒子（正离子或负离子）；第二个任务就是将带电离子引出、聚焦、加速，形成具有一定几何形状和一定能量的离子束。离子源的性能决定了离子化效率，很大程度上决定了质谱仪的灵敏度，可以称之为质谱仪器的心脏。

不同的待测样品离子化方式不同，为了获得一个化合物的质谱图，首先应将样品变成带电的正离子或负离子。目前，常见的几种离子源有：电子轰击型离子源(Electron Impact, EI)、电感耦合等离子体离子源（Inductively Coupled Plasma Ionization, ICP）、化学电离源(Chemical Ionization, CI)、快原子轰击源(Fast Atom Bombardment, FAB)、大气压电离源(Atmospheric Pressure Ionization, API)、场致电离源(Field Ionization，FI)和场解吸电离源(Field Desorption，FD)等。

要对水质中的痕量金属元素检测，常用电感耦合等离子体离子源进行离子化，它是痕量金属元素快速测定的有效方法，等离子体的温度高达5000-8000 K，电感耦合等离子体产生的高温几乎使所处环境的所有原子、分子电离，且能够做到常压下进样。但是电感耦合等离子体质谱由于受接口效应、基体效应等因素的影响，受外界干扰影响较大。只能适合于在实验室中进行，该方法不适用于现场检测的小型质谱仪器上。

传统的EI离子源主要由离子化室、电子发射灯丝、电子聚焦电极和一对磁极组成。样品气态化分子被引入离子化室后，电子发射灯丝发射电子，经聚焦并在磁场作用下穿过气态分子到达阳极。离子化室中的分子在一定能量电子的作用下发生电离。该离子化方式可以获得分子结构的一些重要官能团信息，适用于气体、低沸点化合物快速离子化，但不适用于难挥发的金属化合物离子化。而采用质谱法对水质中金属元素现场检测，离子源既要抗外界干扰，又要实现金属化合物快速离子化。传统的离子化方式不能满足此要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热解吸与电子轰击相结合的离子源，即采用热解吸与电子轰击相结合的离子化方式，实现水质中重金属元素现场快速离子化，可弥补现有技术的不足。

本实用新型的离子源装置包括有内部装有钨丝的取样器，和用于对样品离子化后的正离子进行聚焦加速的离子透镜组，其特征在于，所述的离子源还包括有对吸附在钨丝上的样品进行离子化的电子发射器。

上述的离子透镜组包括有前后平行排列的离子引出极、离子聚焦极和离子加速极。

所述的电子发射器的数目不少于两个，且对称排布。

所述的电子发射器与离子透镜组的中心线的夹角为45°。

电子发射器包括电子发射灯丝以及平行排列的电子引出极、电子聚焦极和电子加速极。

本实用新型的离子源使用方法如下：首先使待检测样品中的金属元素吸附在取样器内的钨丝上，当取样器与离子透镜组中心对齐后，给钨丝施加直流电，使吸附的金属元素在钨丝表面解吸，解吸过程中利用电子发射器发射的电子轰击金属元素进行样品离子化，样品离子化后经由离子透镜组引出、聚焦和加速形成离子束。

其中，样品离子化过程在真空下进行，真空度要求在1.3×10^-4-1.3×10^-5 Pa。 

本实用新型的离子源采用热解吸与电子轰击相结合的离子化方式，针对不同物质可以设定不同的加热电流范围，以降低背景干扰。该离子化方式产生主要是单电荷离子，能量发散少，谱线简单，适用于水质中金属元素快速离子化。 

附图说明

图1：本实用新型的离子源结构示意图；

图2: 本实用新型的离子源三维剖视图；

图3：本实用新型实施例正离子运动轨迹模拟图；

其中：1、取样器；2、钨丝；3、电子引出极；4、电子聚焦极；5、电子加速极；6、电子发射灯丝；7、离子引出极；8、离子聚焦极；9、离子加速极。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的离子源进行详细描述。