[发明专利]一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置和方法

说明书

本发明提供了一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置和方法。质谱联用装置包括一密闭的容器，于容器内设有从左至右依次平行、间隔地设有5个中部带有通孔的板状电极，板状电极的四周边缘与容器内壁面密闭连接，将容器从左至右分隔成依次相邻设置的电离源腔体，离子迁移谱腔体，碰撞池腔体，射频传输区腔体，静电透镜腔体和质量分析器腔体。所述的同分异构体在线分析方法，利用软电离源产生待测物分子离子/准分子离子，通过离子迁移谱对空间结构不同的同分异构体离子进行一维分离，再由质谱仪检测化合物的分子量，同时结合碰撞池对化合物离子的解离得到分子官能团和结构信息，最终实现同分异构体混合物的在线分析。

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器和方法，特别涉及一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置和方法。具体的说是将具有化合物分子空间结构分辨能力的离子迁移谱和分子质量分析能力的质谱进行联用，并结合碰撞池对化合物离子的解离得到分子官能团和结构信息，以实现同分异构体混合物的在线分析。

背景技术

同分异构体是一类有相同分子式而有不同的原子排列的化合物，也即具有相同的分子式，但不同的结构。同分异构体的分子结构不同，导致其物理性质和化学性质也不相同。同分异构现象是有机化合物种类繁多数量巨大的原因之一。同分异构体测量的通用方法是利用气相色谱(GC)，以及气相色谱-质谱联用(GC-MS)进行定性和定量分析，如美国EPAMethod 524.2、524.2和我国国家标准GB/T 17130-1997等。但是这些基于色谱的方法，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，通常需要几十分钟，耗时长，难以用于快速变化过程的研究。同分异构体混合物的快速、在线测量一直以来都是分析化学领域颇具挑战的难题。

基于“软电离源”的直接在线质谱技术具有分析速度快、灵敏度高、定性和定量分析能力强的优势，如光电离源(PI)、化学电离源(CI)、电喷雾电离源(ESI)或基质辅助激光解吸电离源等，可有效解决传统电子轰击电离(EI)技术因碎片化程度高而产生的谱峰重叠问题，使其能够用于混合物样品的快速分析[中国发明专利：201010567335.3，201610116956.7]。然而，同分异构体具有相同分子式，即相同分子量，在软电离质谱图中往往仅表现为质荷比相同的单一质谱峰，特征碎片离子峰的缺失使其无法获得分子结构相关信息，因此难以实现同分异构体的准确定性。离子迁移谱(IMS)是一种按照待测物离子迁移率K的不同，实现气相离子分离和测量的技术。K不仅与离子质荷比相关，还取决于离子与载气分子间的碰撞截面，即离子空间结构。因此，分子质量相同但空间结构不同的同分异构体具有不同的迁移率，从而能在IMS中得到分离和检测。

由此，本发明设计了一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置和方法，将离子迁移谱和质谱进行联用，利用离子迁移谱的分子空间结构分辨能力和质谱的分子质量分析能力，并结合软电离源的优势，最终实现同分异构体混合物的在线分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置和方法，将离子迁移谱的分子空间结构分辨能力和质谱的分子质量分析能力相互结合，并利用软电离源和碰撞池解离方法快速获取同分异构体的特征碎片和结构信息，进而实现复杂同分异构体混合物的快速在线分析。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于同分异构体混合物在线分析的质谱联用装置，包括一密闭的容器，于容器内设有从左至右依次平行、间隔地设有5个中部带有通孔的板状电极，板状电极的四周边缘与容器内壁面密闭连接，将容器从左至右分隔成依次相邻设置的电离源腔体，离子迁移谱腔体，碰撞池腔体，射频传输区腔体，静电透镜腔体和质量分析器腔体；于电离源腔体内部设置有电离源；于离子迁移谱腔体内部设置有迁移管电极；于碰撞池腔体内部设置有碰撞池；于射频传输区腔体内部设置有射频传输电极；于静电透镜腔体内部设置有静电离子透镜，于质量分析器腔体内部设置有质量分析器；于电离源腔体，离子迁移谱腔体，碰撞池腔体，射频传输区腔体，静电透镜腔体和质量分析器腔体所在容器的侧壁上均分别开设有真空泵接口；