[发明专利]一种灵敏的辉光放电直接离子化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种灵敏的辉光放电直接离子化方法及其装置。

背景技术

常压解吸电离质谱法可以在样品不经预处理或经极少的预处理后，大气压常态下直接、快速进行离子化，从而实现高通量、高特异性的质谱定性或定量分析。经过近几年的大量研究，已发展出约三十种常压解吸电离技术，广泛应用在食品安全、药物分析、环境分析、过程分析、生物成像、活体分析、代谢组学分析、蛋白质组学分析、法庭侦查等等。代表性的常压解吸电离技术主要分为两类，即以溶液电喷雾为特征的电离源如解吸电喷雾电离源(DESI，Desorption Electrospray Ionization)，以等离子体放电为特征的电离源如解吸常压化学电离源(DAPCI，Desorption Atmospheric PressureChemical Ionization)和实时直接分析(DART，Direct Analysis in Real Time)技术。

基于等离子体放电原理的常压解吸电离技术有共同的特点，即可以不使用有机溶剂，对一定极性的小分子有非常好的离子化性能，特别能检测DESI无法电离的弱极性小分子。DAPCI源利用商品化APCI探针在3kV-6kV的直流高电压下电晕放电，高压氮气被加热到约450℃从APCI探头喷出，解吸出的样品分子经过大气压下等离子体区域从而被离子化。DAPCI虽然放电功率很小，但是所需要的大的氮气流和多部件复杂结构无疑降低了装置的简易便捷性。DART源将两电极和加热装置一起纳入放电腔体，通入氦气或氮气进行电晕放电，利用充满亚稳离子的等离子体尾焰解吸电离样品分子进入质谱仪检测，得到被分析物的性质和含量信息。相对于DAPCI源，集成后的DART源只有一个可动部件，灵活性提高，但同时使得装置体积偏大，仍需至少1L/min的载气流速。而且，DAPCI和DART均需要载气加热装置来提高其分析灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵敏的辉光放电直接离子化方法及其专用针-套装置。该装置产生的等离子体将气体或物体表面的待测物分子离子化，从而实现大气压下不同状态的样品不经预处理，直接进行灵敏的质谱分析。

本发明所提供的辉光放电直接离子化装置(即针-套装置)，包括锥套电极和对其放电的辉光放电等离子体产生装置；

所述锥套电极的一端内部设有用于套插质谱仪中离子传输管的插槽，并在其端口外侧设置用于密封所述锥套电极与离子传输管的绝缘垫片；所述锥套电极的另一端为喇叭口状，其端口内部为空心锥，所述空心锥通过内锥孔与所述离子传输管相连通；所述锥套电极设有用于接地的接线杆；

所述辉光放电等离子体产生装置包括封闭的管状腔体和贯穿所述管状腔体的针电极，所述针电极从所述管状腔体的两端伸出，所述管状腔体一端外侧的针电极上套设有细管，所述细管与所述管状腔体为密封连接，所述细管与所述针电极之间设有环腔，所述环腔与所述管状腔体的内腔连通，所述管状腔体的侧壁上设有载气入口，所述针电极上套设的所述细管的端口为载气出口。

上述装置中，所述锥套电极的材质可为不锈钢、铜、铝等导电金属或其合金。

上述装置中，所述绝缘垫片的材质可为聚四氟乙烯、陶瓷、电木或树脂等。

上述装置中，所述针电极的材质可为不锈钢、钨、铂或其合金。

上述装置中，所述管状腔体的材质可为聚四氟乙烯(PTFE)及其改性物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PEEK塑胶、POM共聚甲醛、聚氯乙烯(PVC)等。

上述装置中，所述锥套电极的外锥口(即喇叭口)内径可为5.0mm-15.0mm，内锥孔及套孔的内径随离子传输管的内径及外径而变化。所述锥套电极的外形具体可为圆柱体，该圆柱体外径可为6mm-16mm，长可为6mm-100mm。

上述装置中，所述管状腔体可为T型三通管，其中，位于侧壁的端口可作为载气入口。

所述针电极的直径可为0.25mm-0.75mm；所述细管的内径可为0.5mm-1.0mm，外径可为1.0mm-1.5mm。

本发明还提供了利用上述针-套装置产生等离子体的方法。

所述方法包括下述步骤：将所述辉光放电直接离子化装置中的锥套电极套接在质谱仪的离子传输管上，并使所述锥套电极的接线杆可靠接地；将所述辉光放电等离子体产生装置中的针电极套设有细管的一端对准所述辉光放电直接离子化装置中的锥套电极，另一端与电源相连；将载气从所述载气入口通至所述管状腔体内；接通所述电源，所述针电极对所述锥套电极辉光放电产生等离子体。

本发明还提供了一种利用上述针-套装置进行离子化分析的方法。