[发明专利]同分异构体混合物定性和定量分析光电离质谱装置和方法

说明书

本发明提供了同分异构体混合物定性和定量分析光电离质谱装置和方法。光电离质谱装置包括从上至下依次设置的上端密闭下端开口的电离源腔体、上下两端开口的离子传输区腔体和上端开口下端密闭的质量分析器腔体；电离源腔体和离子传输区腔体之间设置有平板状电离源出口电极。所述同分异构体混合物定性和定量分析方法基于同分异构体不同组分在不同解离电场下碎片化程度存在差异的特性，在光电离质谱中引入了碰撞能量可控的碰撞诱导解离，分别获取不同解离电场强度下同分异构体各组分及其混合物的特征谱图；根据同分异构体各组分的特征离子种类和相对强度，建立分析算法，可实现同分异构体混合物中各组分快速、准确的定性和定量分析。

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器和方法，特别涉及一种同分异构体混合物定性和定量分析的光电离质谱装置和方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)在环境中分布广泛，虽然其含量通常较低，但大多具有生物毒性，对人体危害较大，生物蓄积性高，有些甚至还具有致癌、致畸和致突变效应，因此对环境中VOCs和SVOCs的分析和研究，特别是快速在线检测受到了广泛的重视。目前国际上通用的环境中VOCs和SVOCs的标准检测方法，如美国EPAMethod524.2、524.2和我国国家标准GB/T 17130-1997等，都是采用离线分析的方式将采集到的样品进过复杂的预处理和富集后，经过气相色谱(GC)或气相色谱-质谱(GC-MS)中进行定性和定量分析。但是这种离线的方法耗时长、成本高，难以反映待测物快速动态变化的过程。

质谱分析的普适性好，具有分辨率和灵敏度高、分析速度快、定性能力强的特点，已成为分析测试领域最为广泛使用的一种分析方法，特别是质谱分析与“软”电离技术的结合，构成在线质谱技术，得到的质谱图中主要包含分子离子峰或准分子离子峰，谱图简单、易于解析，适合于复杂组分的快速分析。光电离是一种高效的软电离技术，通过使待测物分子吸收单个光子能量大于其电离能的光子(单光子电离)，或多个光子总能量大于其电离能的光子(多光子电离)后，直接释放出电子，得到电离。由于待测物分子所吸收的光子能量仅略高于其电离能，因此待测物分子经光电离后会产生大量的分子离子，而几乎没有碎片离子，得到的谱图简单，可以根据物质的分子量和质谱峰强度信息进行快速的分析，特别适合于复杂有机物样品的快速在线检测[中国发明专利：201010567335.3，201610116956.7]。然而，对于具有相同分子式，即相同分子量，但不同分子结构的有机物同分异构体来说，光电离质谱图中仅能给出相同质荷比的分子离子峰，由于缺少碎片离子信息，难以获得待测物分子结构，更无法对同分异构体进行定性和定量分析。传统的有机物质谱中常用的电子电离(EI)源，虽然能够利用70eV的电子轰击待测物分子，获得丰富的碎片离子及分子结构信息，但是在分析复杂混合物时，大量的碎片离子又会造成谱峰的严重重叠，导致识谱困难，难以实现快速在线分析。

由此，本发明设计了一种同分异构体混合物定性和定量分析的光电离质谱装置和方法，在光电离质谱中引入碰撞能量可控的碰撞诱导解离，可在以分子离子为主的光电离基础上，产生待测物的特征碎片离子，获取其分子结构信息。根据同分异构体各组分的特征碎片离子种类或相对强度的差异，建立分析算法，进而实现同分异构体混合物中各组分快速、准确的定性和定量分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同分异构体混合物定性和定量分析的光电离质谱装置和方法，在光电离质谱中引入碰撞能量可控的碰撞诱导解离，基于不同解离电场下同分异构体各组分及混合物的特征离子种类和相对强度，以及分析算法实现同分异构体混合物中各组分的快速定性和定量分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：