[发明专利]用于气体混合物的化学电离的方法和装置

说明书

本发明涉及用于通过引入初级离子使载气中的分析物气体微粒化学电离的方法和装置，其特征在于，将初级离子和产物离子用旋转电场加速，所述旋转电场与向反应体积(1)的出口输送离子的方向(5)正交。由此可以例如减少不期望的簇形成而不提高离子通过反应室的输送速度，由此例如改进了产物离子产率。这通过N≥3个棒状电极(6)由根据本发明的装置实现，其中向所述棒状电极施加具有N个不同的沿一个旋转方向递增的相位₁,...,_N的N个交流电压U₁(t),...,U_N(t)。

技术领域

本发明涉及用于例如借助于离子-原子反应或离子-分子反应[IMR]、尤其是借助于质子转移反应[PTR]将气体混合物或样品气体化学电离[CI]的方法和装置。气体混合物由至少一种主要组分或载气(例如O₂、N₂或其混合物，例如空气)和一种或多种反应物气体或分析物(例如挥发性有机化合物[VOC])组成。这样进行电离：通过与附加引入气体混合物中的初级离子(例如H₃O⁺、NH₃⁺、NO⁺、O₂⁺、NO₃^-)的反应，从反应物气体的未离子化的原子或分子产生产物离子。反应物气体大多以非常低的浓度存在，典型地在ppbv至pptv的范围(即十亿分之体积份/万亿分之体积份)内。

本发明还涉及根据本发明的方法和/或根据本发明的装置在用于分析气体混合物或样品气体的性质，尤其是用于借助于CI质谱仪，尤其是IMR或PTR质谱仪分析的方法和/或装置中的用途。

背景技术

在用于由主要组分或载气(例如O₂、N₂或其混合物，例如空气)和一种或多种(大多以非常低的浓度存在的)反应物气体或分析物(例如挥发性有机化合物[VOC])组成的气体混合物或样品气体的(至少部分)化学电离的方法和装置中，由此进行反应物气体的微粒(即原子或分子)的化学电离[CI]，向样品气体中引入初级离子并且通过初级离子与反应物气体微粒之间的反应从原先中性的反应物气体微粒产生所谓的产物离子，其中，这些电离反应还可以由多个反应步骤组成。载气微粒的电离在此大多是不想要的。将产物离子和剩余的初级离子在电离过程之后立即供应至离子选择性分析器/检测器单元(例如质谱仪或离子迁移谱仪)或供应至另外的方法步骤。

化学电离过程的一种特定类型(即亚组)是所谓的质子转移反应[PTR]。在此，通过转变初级离子XH⁺的质子H⁺进行反应物气体微粒R的电离，由此形成产物离子RH⁺并且初级离子XH⁺变成中性分子X：

R+XH⁺→RH⁺+X

已知许多化学电离过程，并且因此也存在许多已知的适合于化学电离的两种极性的初级离子(例如H₃O⁺、NH₃⁺、NO⁺、O₂⁺、NO₃ˉ)以及甚至更大量的已知的通过CI过程可电离的原子和分子(例如非常多的挥发性有机化合物[VOC])。

化学电离过程在将比在许多其它电离过程(例如电子碰撞电离)的情况下更少的能量转移至所产生的产物离子上意义上是“温和的”。CI过程因此对于其产物离子容易破碎(即其产物离子在低激发能下已彼此断裂)的分子的电离而言是特别有利的。因此CI过程对于如下应用特别有利，其中待电离的样品气体包含其产物离子容易破碎(例如VOC)但是其碎片是不期望的分子。