[发明专利]一种通过直流增强的常压光电离源装置

说明书

本发明涉及质谱仪电离源，具体的说是一种通过直流增强的常压电离源装置。装置主要包括常压射频灯，四氟绝缘密封片，电极系统，梯度电压系统。本发明本质上是实现了在常压下利用直流电场对离子的操纵，减少了常压下气流流动对离子传输造成的损失。该装置结构简单，可以与质谱或者其他离子分析仪器进行串联，对比没有使用该装置的信号强度可以提高3倍以上。

技术领域

本发明涉及质谱仪电离源，具体的说是一种通过直流增强的常压电离源装置。装置主要包括常压射频灯，四氟绝缘密封片，电极系统，梯度电压系统。本发明本质上是实现了在常压下利用直流电场对离子的操纵，减少了常压下气流流动对离子传输造成的损失。该装置结构简单，可以与质谱或者其他离子分析仪器进行串联，对比没有使用该装置的信号强度可以提高3倍以上。

背景技术

大气压下的离子传输和聚焦一直是质谱技术中一个十分重要的内容。传统使用的离子漏斗可以在1～10Torr的压力范围内有效进行离子聚焦和传输。但是单纯依靠电场作用的传统的离子漏斗存在例如质量歧视，无法去除中性气体的分子等缺陷，所以在常压环境下，如何能够利用除了电场以外的其他方法，或者采用特殊的结构设计来实现离子的聚焦和传输对质谱技术发展具有重要意义。

其中，利用电场辅助来进行常压下高效离子传输一直是质谱进样方式改进的重要方向。Mylchreest[美国发明专利：US005157260A]利用干燥的N₂沿着在所设计的多孔离子传输管运动，从而在管的外层形成一个气体隔膜，溶剂受热挥发会被气体带走，而离子在射频电场作用下通过管进入后端的质谱进样口。

文丘里装置是一种间接利用空气动力学辅助离子传输的装置。Covey等人设计的文丘里装置[美国发明专利：US5412208]，通过N₂流高速流动时形成的负压，电喷雾电离源形成的离子中的溶剂分子带走，同时不影响离子的传输效率。

本发明本质上是实现了在常压下利用直流电场对离子的操纵，减少了常压下气流流动对离子传输造成的损失。该装置结构简单，可以与质谱或者其他离子分析仪器进行串联，对比没有使用该装置的信号强度可以提高5倍以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流电场增强的常压电离源装置，在射频光电离的基础上，通过在电离区内引入梯度直流电场，减少了气体流动时离子在壁上的碰撞损失，提高了检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

包括射频灯卡套、射频灯、装置出气口、装置进气口电极系统和梯度电压系统和四氟绝缘密封片；电极系统包括灯头环电极、出口环电极、大内径环电极；四氟绝缘密封片包括出口四氟密封件，小内径四氟密封件，大内径四氟密封件；梯度电压系统包括分压电阻、直流电源和接地。

出气口、小内径四氟密封件、大内径环电极、大内径四氟密封件同轴，并且每个环电极之间间隔有一个四氟的密封件，装置顶部灯头环电极内的圆孔用于传输样品气体，吹入的样品气体被顶部的射频光电离，最后在气流和电场的共同作用下，从装置出气口进入后端串联的离子分析仪器。

装置内部是由四氟密封件和环电极形成的中空腔体，同时腔体的内径是变化的，腔体顶部的内径大于底部的内径；直流电压直接加载在灯头环电极上，同时每个环电极之间串联有一个电阻分压，出口环电极通过一个的电阻接地；装置内从顶部到底部电压呈现由高到低的分布，同时电极内径的变化导致装置内部形成特殊的物理梯度电场，可以推动离子在向装置出气口运动的同时汇聚，减少腔体内壁上的离子碰撞损失。

灯头环电极是内径从小到大的电极，并且内径较小的一面面向射频灯，内径较大的一面和大内径四氟密封件相接，为了保证射频灯光电离的效率，灯头环电极小内径尺寸在7，大内径10mm，环电极的厚度在6mm，灯头环电极内壁的一侧是装置进气口，装置进气口的内径在3mm。