[发明专利]光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有轴向设定多孔微结构的光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱电喷雾喷针的方法。具体是先将所需长度的光子晶体光纤除去外层保护层，再用灌封胶为粘合剂，将除去保护层的光纤一部分固定在毛细管的内壁中(柱塞功能)，另一部分伸出毛细管(喷针功能)，高温固化后即可作为一体式质谱电喷雾喷针使用。采用该方法制作电喷雾质谱喷针，步骤少，操作简单，重复性好，制备过程可在数个小时内完成。所制备的质谱喷针基质为熔融二氧化硅，内部含有多达数百个微通道，克服了传统喷针易堵塞、易破裂的缺点，而且在有机试剂中不易发生溶胀，具有非常良好的机械稳定性、热稳定性以及较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种采用具有多孔微结构的光子晶体光纤(MSF)为原料制 备毛细管填充柱电喷雾质谱喷针的方法，具体是先将所需长度的光子晶体 光纤，除去外皮保护层，再用粘合剂将除去保护层的光纤一部分固定在毛 细管的内壁中(起柱塞功能)，另一部分直接伸出毛细管外部(起喷针功能)， 固化后即可使用。

背景技术

质谱(Mass spectrometry,MS)，又叫质谱法，可在一次分析中提供丰 富的样品结构信息，因此被广泛应用于各个领域中。其中质谱与液相色谱， 尤其是毛细管微柱液相色谱，联用技术充分结合了质谱的高灵敏度、高特 异性检测优势以及毛细管液相色谱样品消耗量少、分离效率高的优势，逐 渐成为复杂样品，特别是来源稀少或珍贵样品的重要分析手段，在环境和 生物医药领域正发挥着越来越重要的作用(文献1Simpson.D.C.,ect.Electrophoresis,2005,26(7-8):1291-305.)。质谱电喷雾喷针作为液质联用的 关键部件，其喷雾效果会直接影响质谱鉴定的重现性和灵敏度，进而影响 分析的精确度和准确率。因此，研制喷雾稳定好、效率高、使用寿命长的 喷针对于液质联用分析至关重要。目前，质谱电喷雾喷针制备方法主要有 激光烧蚀拉制、化学刻蚀、物理研磨及柱上整体柱等方法(文献2Koerner T., ect.,Rapid Communications in Mass Spectrometry,2005,19(22):3279-3286； 文献3Kelly R.T.,ect.Analytical Chemistry,2006,78(22):7796-7801；文献4 Koerner T.,ect.Analytical Chemistry,2004,76(21):6456-6460)。激光烧蚀拉 制法是采用激光将石英毛细管熔融后，在轴向牵引力的作用下，制备内径 和外径均逐渐减小的质谱喷针。该方法虽然是目前使用最广泛的方法，但 是所制备的喷针尖端极容易堵塞，使用寿命较短。化学刻蚀法是使用化学 试剂(如氢氟酸)刻蚀毛细管的顶端，通过控制化学试剂的浓度和刻蚀时 间控制喷针的规格。该方法制得的喷针虽然外径小，内径均一，不易堵塞， 但是为了避免氢氟酸进入毛细管内部，操作过程中需要在毛细管内部通水、 气或油，而且需要严格控制刻蚀时间，操作复杂。物理研磨法是将毛细管 固定后用砂纸进行打磨，获得锥面可控、内径均一的喷针。该方法得到的 喷针，针尖端外径较大，在低流速下难以获得稳定的喷雾。柱上整体柱法 是在毛细管的前端原位制备一定长度的整体柱充当喷针使用，制备前需要 将毛细管内部进行活化和衍生，通过控制整体柱聚合过程来得到含有不同 孔径的整体柱喷针。该方法操作步骤繁琐，制备时间较长，重复率差。

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fibers，PCF)，又被称为微结构光纤，是 一种新型的光纤材料，它们通常由以二氧化硅为背景材料的空气孔组成， 横截面上有复杂的折射率分布，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量 级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。 通过改变空气导孔的排列和大小，光纤的色散率会随之改变。PCF的概念最 早由P.S.J.Russell等人在1992年提出，但是直到1996年才由英国南安普 顿大学光电研究中心和丹麦技术大学制备成功。与普通光纤相比，光子晶 体光纤具有超强抗弯曲、灵活的色散裁剪、良好的非线性和耐辐照等诸多 特性，从而展现出了广阔的发展前景，正逐步被用于光纤通讯、光学器件 等领域(文献5陈伟.通信世界 特别报道.2017.47-49；文献6边静.物理 通报.2017.10.112-113)。