[发明专利]一种射频电场增强的单光子‑化学电离源

说明书

技术领域

本发明涉及质谱仪电离源，具体的说是一种射频电场增强的单光子-化学电离源。本发明在包含单光子电离源的基础上，利用光电效应得到的光电子电离试剂气体得到化学电离源，通过电离区内引入射频电场增强光电子引发的化学电离，提高了检测灵敏度，并且可实现电离能高于紫外线光子能量的样品分子的软电离，拓宽了分析样品的范围。通过对射频电压开启和关闭的控制，可灵活地实现两种不同电离方式之间的切换。

背景技术

传统的有机物质谱中通常采用电子轰击电离源（EI），它利用70eV能量的电子去轰击有机物分子，使其电离，每种有机物都能得到各自的特征谱图，通过谱图库检索，大多能够准确的进行定性分析。但是，有时会产生大量的碎片离子，尤其在分析复杂混合物时的谱峰重叠，识谱困难，不利于样品的快速、在线分析。真空紫外光能够使电离能（IE）低于其光子能量的有机物分子发生软电离，主要产生分子离子，几乎没有碎片离子，适合于快速的定性定量分析。侯可勇[中国发明专利:200610011793.2]和郑培超[中国发明专利:200810022557.X]将真空紫外光电离源与质谱结合，得到的有机物质谱图中只包含有机物的分子离子峰，谱图简单，可根据分子量和信号强度进行快速的定性、定量分析。

真空紫外光源中特别是真空紫外灯中使用的光窗材料限制了透过光的光子能量。目前已知的仅有LiF光窗材料透过光子能量最高可达11.8eV。所以，只有电离能低于11.8eV的有机物分子利用11.8eV光子能够得到有效电离，而电离能高于11.8eV的化合物光子则无能为力。为解决该问题，花磊[PCT：201010567193]采用真空紫外光源在试剂区产生的光电子，在静电场下加速电离试剂气体，产生试剂离子。然后传输试剂离子进入反应区与样品分子发生化学电离。该发明实现了单光子电离和化学电离两种软电离方式的在线切换，拓宽了可分析物的范围。

然而，商品化的真空紫外灯光源有限的光密度，不仅限制了单光子电离的灵敏度，而且也限制了光电子的数量，降低了试剂离子强度，导致化学电离灵敏度受限。而且，在较高的气压条件下，电子与气体分子频繁碰撞，在发生碰撞后，需要从静电场中重新获得能量去碰撞电离分子，然而电子在静电场中单方向直线运动，运动速度快，电子在电离区的停留时间短，导致静电场加速光电子电离试剂气体分子的效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频电场增强的单光子-化学电离源，在包含单光子电离源的基础上，通过在电离区引入射频电场，利用射频电场调制光电子振荡、往复运动，提高光电子运动路程和在电离区中的停留时间，增强光电子电离作用，提高检测灵敏度，并且利用化学电离源可实现电离能高于紫外线光子能量的样品分子的软电离。通过对射频电压开启和关闭的控制，可灵活实现单光子电离、单光子-化学电离两种不同电离方式之间的切换。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种射频电场增强的单光子-化学电离源，包括真空紫外光源、电离室腔体、一个或一个以上的传输电极和差分孔电极，于电离室腔体壁上有样品气毛细管接口、试剂气毛细管接口、真空规接口和真空泵抽气口；

传输电极置于电离室腔体内部，传输电极的轴向开有通孔；当为一个以上的传输电极时，一个以上的传输电极之间相互平行、间隔设置，通孔同轴；

于传输电极的通孔上方处的电离室腔体壁上设有紫外光入口，紫外光入口与通孔同轴；于传输电极的下方处设有差分孔电极，差分孔电极的孔与通孔同轴，紫外光源发出的紫外光从紫外光入口照射在差分孔电极表面，通过光电效应产生光电子；

传输电极上施加有直流传输电压；当为一个以上的传输电极时，一个以上的传输电极的各电极上依次施加有直流传输电压，各电极上依次施加的电压沿光入射方向依次降低；

在传输电极的其中一个通过电容耦合的方式叠加有一射频电压；

当为一个以上的传输电极时，除叠加有射频电压的传输电极之外的其他每片电极上都通过电容接地；

差分孔电极上施加有直流电压，且通过电容接地，同时也通过电阻连接到地；

试剂气毛细管和样品气毛细管分别通过电离室腔体壁上的试剂气毛细管接口和样品气毛细管接口进入电离室内部；试剂气毛细管和样品气毛细管的气体出口位于传输电极与差分孔电极之间或传输电极与传输电极之间；试剂气毛细管和样品气毛细管的气体出口端垂直于紫外光束。

一个以上的传输电极的各电极上依次施加有直流传输电压，直流传输电压采用同一直流电源，各电极上依次施加的直流电压通过电阻进行分压。