[发明专利]一种新型氯/溴同位素质谱仪及其分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子源、新型氯/溴同位素质谱仪及氯或溴同位素比值分析方法，属于同位素质谱分析领域。

背景技术

随着地球科学、环境科学、食品科学及医学研究不断的深入，传统的全样品同位素比值分析(BSIA)已经无法满足研究需求，而新型的有机单体同位素技术(CSIA)成为前沿的研究热点。CSIA方法可以被用来识别和追踪地下水、地表水和土壤有机污染源，监测有机污染物的降解过程和检验防治措施的效果，鉴别氯代有机物的生产厂商,追究有机污染事件制造者的相关责任，鉴定重大疾病的病灶来源等等用途。

随着卤代有机污染物的不断增多，CSIA技术中除了传统的碳(¹³C/¹²C)、氢(²H/¹H)、氧(¹⁸O/¹⁶O)等稳定同位素外,氯(³⁷Cl/³⁵Cl)、溴(⁷⁹Br/⁸¹Br)稳定同位素比值分析已经成为热点。

当前用来测试氯/溴同位素常用仪器为同位素比质谱(IRMS)，其采用的离子源为电子轰击电离源(EI)，电离得到的碎片形式为氯甲烷离子或溴甲烷离子，磁场偏转和法拉第杯接收的质量数为50、52或94、96等。此类仪器虽然可以进行卤代有机物中氯/溴同位素分析，但方法流程非常复杂，需要将氯代有机物转化为氯甲烷(CH₃Cl)，然后再将转化产物送入质谱仪将其电离成CH₃Cl⁺，然后再进行质量分析和检测，由于这一转化过程本身非常困难，因此应用受到很大限制，溴代有机物也是同样的情况。

热电离质谱(TIMS)也可以用来分析氯溴同位素，其配置的电离源为热表面电离型离子源，简称热电离源，其基本原理是将制备好的样品涂在被加热的金属表面，样品组分在热蒸发过程中失去或得到电子而电离。虽然热电离源具有电离效率好、记忆效应低的优点，但是在测试氯或溴同位素时只能将有机氯转化为无机氯然后再合成氯化铯才能被涂敷在样品带上，这一过程难以在线完成。

还有一种用来做氯溴同位素分析的质谱仪是在气相色谱与质谱中间增加高温燃烧装置，卤代有机物从气相色谱分离后进入高温燃烧装置(HTC)，在1300度以上的高温下，有机物被转化为氯化氢(HCl)或溴化氢(HBr)的形态,然后被电离、偏转和检测，电离源依然采用经典的电子轰击电离源(EI)，法拉第杯探测质量数为(36、38)或(80、82)。

文献CN 102590379 B公开了一种基于负化学电离源的氯/溴同位素分析仪器及方法，该方法通过离子源的调整及采集模式的转化实现了多类氯代或溴代有机物在被电离的同时使氯或溴与碳骨架分离，从而可以通过直接采集(35、37)或(79、81)达到分析目的。该方法能在保证分析精度的情况下，简化分析流程，提高分析速度。但由于负化学电离法属于一种软电离技术，电离源的效率仍不高，部分分子结构对称性较强的物质(如六氯苯等)仍无法实现在电离的同时使卤素原子得到剥离。

本发明公开了一种基于射频放电原理的离子源，通过反应气体的引入和控制，在射频放电作用下，得到纯净的氯负离子或溴负离子，通过磁质谱部分磁场和法拉第探测器的设计和调整，形成了一种新型的氯/溴同位素质谱仪，并开发了其配套的分析方法。新仪器全称命名为气相色谱-射频放电反应离子源-同位素质谱仪(GC-RFRIS-IRMS)。

发明内容

本发明旨在提供一种高精度、高效率且适用性强的离子源。