[发明专利]一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器和软聚焦方法

说明书

本发明涉及一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器和软聚焦方法，包括电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极和直流电源；所述的屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面被导电网封闭，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极右侧敞开口径从大逐渐缩小，形成漏斗状；所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔；本发明的离子聚焦方法是通过在一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器内形成逐步软聚焦引导电场，产物离子可被高效聚焦引导并保持低电场软电离效果，具有很高的离子透过效率和软电离效果，不需要额外射频电源，在体积、功率、重量、成本等方面更有优势。

技术领域

本发明属于分析检测领域，具体涉及一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器和软聚焦方法。

背景技术

由于挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)标准检测方法仍然是速度较慢的色谱类技术或者嗅辨师嗅探，因为时效性差、主观性等问题，环境保护部门急需高效、客观、灵敏、可现场排查的VOCs污染源监测技术和方法甚至仪器。质子转移反应质谱(Proton transfer reaction mass spectrometry,PTR-MS)技术因响应快、探测下限低、自定量测量和软电离等特色，特别适合低浓度气体的快速高灵敏检测。因此，发明人团队研发了基于PTR-MS原理的大气VOCs车载走航监测质谱仪(Mobile proton transfer reactionmass spectrometry,M-PTR-MS)，该质谱仪功率小、体积小、重量轻，可以方便地安装在环境监测车上“边走边测”，开展城市VOCs污染源的快速排查，已被全国多个省市环保部门和环保企业采用。但前期根据车载走航需要，M-PTR-MS优先考虑了体积和功率，而小型化、低功率设计的M-PTR-MS灵敏度有限，适合ppbv级VOCs的秒级走航监测，对人鼻敏感的pptv级VOCs监测则需要十秒以上。因此，进一步提高走航质谱M-PTR-MS灵敏度，可提高走航速度，能在更短时间内获取城市区域pptv级低浓度VOCs分布特征。

经典的PTR-MS离子化器是施加直流电压获得均匀电场引导离子的，但是均匀电场条件下离子碰撞扩散导致离子无法通过真空差分的小孔，限制了PTR-MS灵敏度的提升。近年来，研究者一直在尝试发展PTR-MS离子化器的离子聚焦技术方法，已取得了一定的效果，但诸如离子漏斗、四极杆引导等技术因增加射频电源、增加仪器体积、功率和成本等，不适合用于小型化、低功率设计的M-PTR-MS中。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对M-PTR-MS灵敏度有限，提供一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器和软聚焦方法。这种离子化器由内径逐渐缩小的屏蔽网电极单元组成，蔽网电极单元中心开孔左侧是屏蔽网，右侧敞口，多片屏蔽网敞口向右逐渐缩小，呈漏斗状，离子可在这种离子化器的静电场作用下，向离子出口电极的中心小孔软聚焦并引出。在减少离子损失的同时避免了碎片离子产生，从而实现质谱检测器对有机物的高灵敏检测。

本发明技术解决方案为：一种屏蔽网电极的软聚焦离子化器，包括电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极和直流电源；所述的电离源、入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极从左向右同轴心装配；

所述的直流电源的两极分别连接到入口电极和离子出口电极两端；

所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间依次用电阻相连；

所述的屏蔽网电极中心有开孔，开孔左侧面设置有导电网，用来屏蔽隔离导电网前后的电场，右侧敞开；所述的多片屏蔽网电极的右侧敞口孔径从大逐渐缩小，组合形成漏斗状的开口；

所述入口电极中心设有第一孔，所述离子出口电极中心设有离子引出的第二孔；所述的入口电极、多片圆环电极、多片屏蔽网电极、离子出口电极之间采用绝缘密封垫片隔开，形成中空的离子化器腔，或通过整体放入另一密封腔体内形成离子化器腔。