[发明专利]基于常压等离子体的多模式离子源工作装置及应用

说明书

技术领域

本发明属于质谱领域，涉及一种基于常压等离子体的多模式离子源工作装置，是一种对等离子体电离的离子源进行多模式工作处理装置。

背景技术

以常压解吸电离源为代表的直接离子化技术是近年来质谱领域一次重大突破，极大地促进了物质检测分析领域的发展。但现有的基于常压等离子体的解吸电离源，并不能兼顾有机物分析和无机元素分析，不足以满足人们的检测需求。例如目前对于PM2.5成分量分析，既要知道PM2.5中挥发性或半挥发性有机物含量，也要得知其重金属元素含量。故开发一种基于常压等离子体的直接离子化技术的多模式离子源工作装置，对常压等离子体离子源进行多模式工作方式处理，使其兼顾有机物和无机元素分析，迫在眉睫。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于常压等离子体的多模式离子源工作装置。通过两对偏转电极，对离子运动方向进行处理。一部分样品直接通过等离子体火焰电离，第一对偏转对将等离子体内元素离子导出并偏离原方向，第二对偏转对将元素离子运动方向偏转回原轨迹。同时，等离子体内中性的高能量的亚稳态的He（或Ar）不受电场控制，继续保持原有运动方向，在其运动方向上放置另一部分样品，对样品进行解析电离，得到有机物成分量表征。该多模式离子源工作装置具有工作模式多样性、结构紧凑等特点。

本发明的一种基于常压等离子体的多模式离子源工作装置，主要由离子引出电极、M2固定螺杆、引出电极垫片、入口电极垫片、入口电极、初始偏转电极上、初始偏转电极下、准直电极一、准直电极垫片、准直电极二、准直电极三、后偏转电极上、后偏转电极垫片、后偏转电极下、固定螺杆、固定套构成；等离子体火焰居于离子引出电极之前，离子引出电极将离子引出，后续电极将其偏转。离子引出电极为带孔圆环结构，材料为304不锈钢，处于等离子体火焰之前，负责将等离子体内元素离子引出并聚焦，M2固定螺杆为耐高温的绝缘材料PEEK，位于初始偏转电极上和离子引出电极之间，用于固定入口电极，入口电极材料为304不锈钢，为带孔圆环结构，通过M2固定螺杆固定在初始偏转电极上、初始偏转电极下与离子引出电极之间，初始偏转电极上、初始偏转电极下与离子引出电极之间使用引出电极垫片、入口电极垫片缘，入口电极作用为与离子引出电极配合，对离子束进行聚焦，引出电极垫片材料为聚四氟乙烯，用于隔离引出电极与初始偏转电极上，并使两者之间保持一定距离，入口电极垫片材料为聚四氟乙烯，用于入口电极的固定，并与初始偏转电极下和离子引出电极保持绝缘，初始偏转电极上材料为304不锈钢，其为一带斜角45°的长方体结构，用于偏转离子运动轨迹，其上有一M2螺纹孔，用于固定M2固定螺杆。所述初始偏转电极下材料为304不锈钢，为一带斜角45°的长方体结构，用于偏转离子运动轨迹。初始偏转电极下与初始偏转电极为第一对偏转对，两者共同作用，引导离子上移，通过调节两电极之间电压差，优化离子运动轨迹。所述的准直电极一材料为304不锈钢，位于初始偏转电极之后，为带孔圆环结构，用于校准、聚焦离子运动方向。所述的准直电极垫片材料为聚四氟乙烯，用于三个准直电极间绝缘与固定。所述的准直电极二材料为304不锈钢，位于准直电极一之后，为带孔圆环结构，用于校准、聚焦离子运动方向。其内孔上有一样品放置凹槽，用于检测样品的放置。等离子体中高能量的亚稳态的He(或Ar)运动方向不受电场影响，并沿原轨迹运动，依次通过等离子体入口、离子运动孔、中性分子运动过孔一、中性分子运动过孔二、中性分子运动过孔三、中性分子运动过孔四，将准直电极二样品放置凹槽内样品电离，得到有机离子。所述的入口电极材料为304不锈钢，为带孔圆环结构，用于校准并焦距离子运动轨迹。所述的准直电极三材料为304不锈钢，位于准直电极二之后，为带孔圆环结构，用于校准、聚焦离子运动方向。准直电极一、准直电极二、准直电极三通过固定螺杆分别穿过固定螺杆过孔、准直电极固定孔、固定螺杆过孔来固定，准直电极之间用准直电极垫片间隔开来。离子在准直电极间运动通道为离子运动孔、离子偏转后运动过孔、离子偏转后运动过孔。所述的后偏转电极上材料为304不锈钢，其为一带斜角45°的长方体结构，用于将离子运动方向引导回原方向。所述的后偏转电极下材料为304不锈钢，其为一带倾斜角45°的长方体结构，与后偏转电极上一起组成第二对偏转对，用来偏转离子运动轨迹。后偏转电极上、后偏转电极下通过固定螺杆穿过固定螺杆过孔一、固定螺杆过孔二来固定。所述的固定螺杆位于后偏转电极上、后偏转电极下之上，用于将整个装置固定在等离子体激发源上。固定套套在第一对偏转对和第二对偏转对外侧，与离子引出电极1紧密贴合，固定套材料为聚四氟乙烯，由于各个偏转电极不易对准，固定套用于补偿装置的机械装配误差，同时消除外界气流对装置的干扰。