[发明专利]一种热冲击气化电喷雾电离源及质谱分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热冲击气化电喷雾电离源及质谱分析系统，属于常压质谱离子化技术领域。

背景技术

通过质谱(Mass spectrometry,MS)分析技术可以探知待分析物分子在分析过程中的所带电荷与其质量的比值(质荷比)，从而可以获取该分子或其碎片的分子量信息。作为一种重要的分析技术，质谱仪具有灵敏度高、高通量、定量线性好等优点。第一台质谱仪是于1919年制成的，自此以后质谱技术在分析化学领域得到迅速发展，目前已经成为化学、药物、材料、生物、医学、环境、能源、食品、刑事鉴证等多个领域常用的检测手段。一个质谱系统通常包括电离源、质量分析器、检测器、电子系统及真空系统等5个部分。其中电离源的作用就是将待测物气化并电离，形成气态离子，使之能够通过分析器到达检测器被检测。目前最常用的电离源包括电子轰击电离源(EI)、化学电离源(CI)、电喷雾电离源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)、基质辅助激光解吸电离源(MALDI)、电感耦合等离子体电离源(ICPI)。这些传统的电离源通常都需要复杂的前处理才能进样，人们为了突破这种状况，自2004年以来发明了一系列常压电离技术(ambient MS)。这种电离方法是指不通过前处理(或仅仅很少的前处理)在常压下直接将样品解吸附成气态并电离，解吸和电离可以同时发生，也可以分步进行。将样品解吸附需要施加能量，常见的有动能、电能和光能，例如，解吸电喷雾电离(DESI)和电喷雾萃取电离(EESI)使用的是动能；介质阻挡放电电离(DBDI)、流动大气压余辉电离(FAPA)、探针电喷雾电离(PESI)等采用的是电能；电喷雾辅助激光解吸电离(ELDI)、激光消融电喷雾电离(LAESI)等采用的是光能。

电喷雾电离法(Electrospray ionization,ESI)是上世纪80年代末发展起来的软电离技术。目前，在法医鉴证、食品安全分析、药物分析、生物大分子分析等多个领域得到广泛应用，成为目前最常用的质谱技术之一。该电离源工作原理是指在输送样品溶液的毛细管的喷口和质谱仪入口之间加上高电压，当样品溶液通过毛细管移动到喷口的时候，由于电场与液体表面张力作用在喷口处形成泰勒锥(Taylor cone)，泰勒锥液体表面带有多个电荷，当电场作用力大于液体表面张力的时候就脱离喷口形成喷雾，样品溶液变成表面带电荷的液滴，这些液滴在电场作用下向质谱仪入口移动，液滴中的溶剂不断蒸发，液滴体积逐渐变小，表面的电荷密度也逐渐增加，当达到瑞利极限的时候液滴发生爆裂，形成更小的液滴。该过程不断发生，直至形成游离的单个离子通过质谱仪入口进入质量分析器被检测。由于电喷雾电离效率很高，所得到的质谱图质量非常好，在常压质谱技术(ambient MS)的研究中常常被用作辅助电离手段。

除了前述几种常见的解吸方式外，也可以使用施加热能解吸的方法，即热解吸电喷雾电离法。该方法是指将样品加热使之解吸附成气体，气体样品再与一束电喷雾流溶合，形成带电荷的样品离子，进入质谱仪被检测。

目前热解吸方式主要有2种，其中之一是将样品装在容器里，通过加热容器对样品施加热能，当样品溶液的温度达到沸点时使样品蒸发出来，与电喷雾流溶合，带电，被质谱检测。这种方法适合沸点低，热稳定性好的小分子。相关技术请参阅以下论文：Franco Basile.et al.Analyst,2010,135,797–803。其二为探针法，使用探针沾取少量样品，将样品置于加热装置内加热使之气化，再使用氮气流将气体样品吹出来，使之与电喷雾流溶合，带电，被质谱检测。也有报道使用热探针直接加热样品使之解吸附，将气体样品与电喷雾流融合，带电，使之被质谱检测。该方法简单、快速，灵敏度高，使用起来十分方便(Min-Zong Huang.et al.，Analytical Chemistry，2013,85,8956-8963；Olga S.Ovchinnikova.et al.，Rapid communication in mass spectrometry.2010：24:1721-1729)。

与施加动能、电能、光能解吸方法相比，热解吸电喷雾电离法具有结构简单，造价低廉、操作简便等优点。但是目前这种热解吸的方式对样品施加热能的效率较低，导致样品分子受热易分解，只适合热稳定、易挥发的小分子的分析，并且难以和色谱系统联用，从而限制了这种技术的应用。因此，开发一种能克服此类问题、并保持原有技术优点的电离源具有重大意义。

发明内容