[发明专利]一种二阶质子转移反应离子源装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于质谱电离源装置技术领域，尤其是涉及一种带偏转的二阶质子转移反应离子源。

背景技术

质子转移反应质谱(PTR-MS)广泛用于痕量挥发性有机化合物的快速和灵敏测定，电离源是质谱的关键组成部件之一。质子转移反应电离是一种化学电离，允许质子亲和势较大的化合物与反应离子发生质子转移反应，是一种典型的软电离方式。它通过电子电离的方式将引入的反应气体电离形成试剂离子，然后试剂离子与待测样品分子发生一系列的离子分子反应产生样品分子的准分子离子，然后经过质量分析器进行检测，因此可获得较少数目的质谱峰，能够更方便的确定分子量。

对于空心阴极放电源来说，利用水蒸气辉光放电产生了水合氢离子(H₃O⁺)，由于大多数VOCs的质子亲和势大于水，空气中的主要成分N₂，O₂和CO₂等的质子亲和势小于水，因此，H₃O⁺可以与大多数VOCs发生质子转移反应，而不与空气成分发生反应，通常被用作主要的反应试剂离子。水蒸气经过电离源区域，经放电产生H₃O⁺离子，然后进入漂移管，在漂移管内与待测物在漂移扩散的过程中发生碰撞，H₃O⁺(即质子供体)将质子转移给待测物(即质子接受体)，并使其离子化。反应如式(1)所示，其中R表示待测VOCs。

H₃O⁺+R→H₂O+RH⁺(1)

上述反应原理保证了用PTR-MS测量空气中痕量VOCs时，不受空气中常规组分的干扰，且不需要对样品进行预处理。但是，传统的PTR-MS同样存在着一些局限性，例如：

(1)PTR-MS的谱图以质荷比作为横坐标，但对于那些同分异构来说，形成的质谱峰重叠，无法进行区分；

(2)PTR-MS在检测待测样品的VOCs成分时，会受到许多干扰成分的影响，谱峰分析更加复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种二阶质子转移反应离子源装置，以解决上述同分异构及其他成分对检测产生的干扰问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种二阶质子转移反应离子源装置，包括漂移管，其前端设有电离源区，漂移管设有三段腔体，靠近电离源区的腔体部分设有一阶质子转移反应区，一阶质子转移反应区的后侧的腔体部分设有离子偏转区，离子偏转区的下侧腔体部分设有二阶质子转移反应区；一阶质子转移反应区的前侧设有伸入漂移管内腔的第一引入管，二阶质子转移反应区的上侧设有伸入漂移管内腔的第二引入管。

进一步，所述电离源区包括空心阴极放电区和置于空心阴极放电区后侧的短流动管区；空心阴极放电区与水蒸气源连通，短流动管区与机械泵连通。

进一步，所述一阶质子转移反应区的末端和二阶质子转移反应区的末端均设有引出电极。

进一步，所述离子偏转区的左端设有引入电极，下端设有引出电极；离子偏转区通过设于其上端的LF法兰接口与分子泵连接，离子偏转区的内部设有四个呈矩阵分布的扇形偏转电极。

进一步，所述漂移管的末端设有质量检测区，质量检测区与漂移管之间设有分子泵。

进一步，所述质量检测区包括四极杆质量分析器。

进一步，所述电离源区与所述漂移管的连接部分、漂移管与所述质量检测区连接部分以及漂移管内部的三段腔体之间的连接部分均置于电场内。

相对于现有技术，本发明所述的二阶质子转移反应离子源装置具有以下优势：