[发明专利]大气颗粒物的等离子体电离方法和装置

说明书

本发明公开了一种大气颗粒物的等离子体电离方法和装置，涉及质谱分析技术领域。装置包括空气动力学透镜和等离子体电离源，在使用过程中，含有颗粒物例如气溶胶的空气样品首先在真空作用下被吸入空气动力学透镜，颗粒成为一束后进入内电极，气体小分子被真空泵抽走，避免了气体的干扰，提高了颗粒物的采集效率和离子化效率；同时，将样品管路末端作为等离子体发生装置的内电极，增加了样品与等离子体的接触时间，提高了离子化效率；另外，通过在绝缘管末端增加一层滤膜，提高了颗粒物的离子化效率，减少了碎片离子，得到的离子可以直接进入质谱仪的进样口进行检测。所以，本发明提供的装置可以与质谱结合进行气溶胶等样品中物质的定性和定量分析。

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种大气颗粒物的等离子体电离方法和装置。

背景技术

质谱仪分析样品的过程主要分为三步：首先由质谱离子源将样品分子带上电荷转变为离子，然后由质量分析器测量离子的质核比，最后由检测器获得各离子的强度信号。因此，质谱仪所配备的离子源类型决定了该质谱仪所能分析的样品种类。有些离子源只能离子化液体样品，其他形态的样品需要先溶解于溶剂中才能分析，比如电喷雾离子源；有些只适用于气体样品，比如膜进样离子源。

气溶胶颗粒直径在几十纳米到几微米之间，若要将其中物质在很短时间内全部离子化对离子源的电离效率要求很高。目前，能直接离子化气溶胶颗粒这类固体样品的离子源比较少。气溶胶质谱仪一般采用以下两种电离源之一：激光电离法和热解析辅助电子轰击法。这两种方法存在一个共同的问题就是在将分子离子化时会生成大量碎片离子，使谱图复杂化的同时甚至丢失分子离子的信息，而且不同分子的碎片离子可能重叠，影响检出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大气颗粒物的等离子体电离方法和装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大气颗粒物的等离子体电离装置，包括空气动力学透镜和等离子体电离源，所述等离子体电离源包括内电极、绝缘管、外电极、放电气体管路和交流电源，所述空气动力学透镜的出口与所述内电极的入口端连通，且所述空气动力学透镜与所述内电极的连通处设置有真空泵，所述内电极套设在所述绝缘管内，位于所述内电极出口处的所述绝缘管外壁上包裹有所述外电极，所述交流电源连接在所述内电极和所述外电极之间，所述放电气体管路与所述绝缘管的入口处垂直连通，所述放电气体管路中通过的放电气体在所述内电极和所述绝缘管之间的空隙中流动，所述绝缘管的出口处设置有滤膜，所述绝缘管出口处的气压低于所述内电极的入口处的气压。

优选地，所述空气动力学透镜、所述内电极和所述绝缘管同轴设置。

优选地，所述装置还包括第一T型三通管件，所述空气动力学透镜的出口与所述内电极的入口端分别密闭连接在所述第一T型三通管件的两端，所述真空泵连接在所述第一T型三通管件的中间端口。

优选地，所述装置还包括第二T型三通管件，所述内电极的中部和所述绝缘管的入口端分别密闭连接在所述第二T型三通管件的两端，所述放电气体管路连接在所述第二T型三通管件的中间端口。

优选地，所述空气动力学透镜由一组孔径逐渐减小的同轴透镜组成，所述空气动力学透镜的入口直径为0.1-0.2mm，透镜直径为10-30mm，孔径为1-5mm，两个相邻透镜之间的间隔为10-50mm,所述空气动力学透镜的出口为一长度10-30mm的管路，用于与所述第一T型三通管件相连。

优选地，所述内电极为导电管路，选用任何硬质金属或合金材料，优选不锈钢、铜或钨，所述内电极的内径为0.5-5mm，长度为30mm-80mm。

优选地，所述绝缘管的内径为1-10mm，厚度为0.5-2mm，长度为10-250mm，所述绝缘的材料优选陶瓷或石英，所述内电极出口与所述绝缘管出口之间相距10-100mm。