[发明专利]一种高灵敏度紫外光电离飞行时间质谱仪及离子飞行时间测量方法

说明书

本发明提供了一种高灵敏度紫外光电离飞行时间质谱仪及使用该质谱仪进行离子飞行时间测量的方法。本发明提供的装置及方法通过紫外光电离源、射频多级杆离子传输装置、静电透镜组、飞行时间质量分析器的装置和使用方法上的配合，通过施加梯度电场使挥发性有机物离子进行迁移运动，送入射频多级杆离子传输装置；射频多级杆离子传输装置通过施加射频场，将离子进行高效率束缚聚焦，并分离中性气体分子，将聚焦后的离子送入静电透镜组；静电透镜组将离子进行进一步的加速、聚焦和准直，进一步分离中性气体分子以后将离子送入飞行时间质量分析器，具有快速、高灵敏度地检测挥发性有机物离子的能力，整体显著地提高挥发性有机物离子利用与检测效率。

技术领域

本发明属于质谱分析领域，具体涉及一种高灵敏度紫外光电离飞行时间质谱仪及使用该质谱仪进行离子飞行时间测量的方法。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是大气、水和土壤环境中的主要污染物，长时间摄入会有致癌、致畸、致突变的危险，空气中挥发性有机物还会参加光化学反应从而导致气候的恶劣变化，如光化学烟雾、有机气溶胶、温室效应的出现，通过分析此类挥发物对于监控环境污染、改善环境有重要作用；食品中也含有大量的挥发性有机物，通过分析食品的挥发物，可以监控食品的成分和质量，保证食品安全；挥发性有机物还是人体呼出气体中的重要成分，它们常常和某些疾病有着密切的关系，通过分析呼出气体中的挥发性有机物，可以了解人体的新陈代谢过程，实现对疾病的早期诊断。因此，对挥发性有机物进行监测对于人类的健康以及生活环境的维持和改善具有重要意义。

目前，检测挥发性有机物的主要质谱手段是气相色谱质谱联用(GasChromatography-Mass Spectrometry，GC-MS)方法，这种技术在测定痕量挥发性有机物方面一直发挥着重要作用，但是，GC-MS涉及到色谱分离技术以及样品的采集、浓缩提取，导致测量耗时又费力，且不适于现场、实时在线分析；此外，该联用技术所采用的电子轰击电离源是一种硬电离技术，不仅会形成多种离子碎片，使得质谱图复杂、分析难度大，而且还会将空气中的常规组分N2、O2、CO2和Ar等分子电离，干扰小分子量挥发性有机物的实时检测。

紫外光电离飞行时间质谱仪(UltraViolet Ionization Mass Spectrometry，UVI-MS)技术是一种基于光致电离的光电离源质谱技术，可对挥发性有机物实施更为快速的检测分析，具有气相色谱质谱联用不可比拟的优势。其基本原理是使用紫外光光源产生不同能量的光子，通过光子与分子的价电子发生共振激发，并使样品离子化，从而进行质谱检测。

然而，目前的紫外光电离飞行时间质谱仪在灵敏度等方面还存在很多缺陷，无法满足实际应用中的各类需求。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种高灵敏度紫外光电离飞行时间质谱仪，还提出了使用该质谱仪进行离子飞行时间测量，从而实现对离子的荷质比、丰度的快速、高灵敏度测量。本发明提供的装置及方法通过紫外光电离源、射频多级杆离子传输装置、静电透镜组、飞行时间质量分析器的装置和使用方法上的配合，显著提高了紫外光电离飞行时间质谱仪和测量方法的速度、灵敏度，显著提高了离子飞行时间测量的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高灵敏度紫外光电离飞行时间质谱仪，包含紫外光电离源、射频多级杆离子传输装置、静电透镜组、飞行时间质量分析器；其中，所述的紫外光电离源、射频多级杆离子传输装置、静电透镜组、飞行时间质量分析器依次连接。

进一步地，所述的紫外光电离源包含电离室和紫外光源，所述的电离室包含多个中心开孔的电离室导电部件和电离室绝缘部件，所述的电离室导电部件和电离室绝缘部件间隔、同轴布置。

进一步地，所述的射频多级杆离子传输装置包含至少为4的偶数根导电棒，所述的导电棒绕径向圆周均布。