[发明专利]离子接口装置及等离子体-质谱分析系统

说明书

本发明提供了离子接口装置及等离子体‑质谱分析系统，所述离子接口装置包括：沿着第一部分的中心轴线方向，所述第一部分的内径和外径之间逐渐变大，所述第一部分的尖端具有通孔；第二部分呈筒形，设置在所述第一部分的远离所述尖端的一侧；所述第二部分和第一部分连接或具有缝隙，所述第二部分的内径大于所述通孔的直径。本发明具有抑制离子发散等优点。

技术领域

本发明涉及质谱分析，特别涉及离子接口装置及等离子体-质谱分析系统。

背景技术

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)灵敏度高，线性范围宽，多元素同时检测，样品用量少，适于大批量样品的测定，现已被广泛用于生命科学、地球科学、环境分析、食品科学、石油工业及冶金分析等领域。

ICP-MS仪器中，接口是关键技术，直接决定ICP-MS多方面性能。等离子体工作的部分有6000摄氏度以上，而离子聚焦装置的工作温度接近室温，就好像要将地球放到距离太阳半英里远的地方。除了巨大的温差外，等离子体工作所需的压强远远高于离子透镜和质谱仪部分所需的真空环境。接口部分可以让等离子体和离子透镜系统共存，而且通过等离子体作用产生的离子可以穿过接口到达离子透镜区域。这个接口由2-3个倒漏斗型的装置组成，被称为锥。

直到最近，市面上几乎所有的ICP-MS系统使用的都是漏斗形的锥设计，如图1所示，离子在经过锥的时候，由于等离子体(在采样锥的ICP边)是在大气压下工作，而过滤非电离物质和光子的透镜和质量分析器(在截取锥的MS边)是在非常低的压强下工作的，压强差会使离子束呈现漏斗形膨胀发散，这样的设计要求离开接口区域的离子束必须被聚焦。这种聚焦可以利用单个或一系列带电荷的装置实现，该装置被称为“离子提取透镜”。

还有一种离子束聚焦的方法是使用三个锥。当使用双锥设计时，在等离子体和离子透镜之间只能进行两步减压，而两步减压会导致离子束在离开第二个锥体时产生明显的发散。三锥设计接口，这种设计可以很好地降低穿过接口区域的离子束的发散程度。第三个锥体被称为超级截取锥，如图2所示，可以实现等离子体和过滤用四极杆之间的三步减压，从而大幅度降低生成离子束的发散程度。采用三锥设计，可以省略离子提取透镜，获得更好的离子传输，提高长距离稳定性，并减少仪器维护。在三锥设计中，没有任何一个锥会如提取透镜那样需要施加电压。由于这些锥体不带电(是电荷中性的)，其表面使用任何材质制造都不会明显的影响其功能。此外，使用经验显示三锥设计并不比双锥设计需要更多的维护。

无论是双锥加离子提取透镜设计，还是三锥设计，目前的锥都是漏斗形的，存在严重的离子束发散问题。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种离子接口装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

离子接口装置，所述离子接口装置包括：

第一部分，沿着所述第一部分的中心轴线方向，所述第一部分的内径和外径之间逐渐变大，所述第一部分的尖端具有通孔；

第二部分，所述第二部分呈筒形，设置在所述第一部分的远离所述尖端的一侧；所述第二部分和第一部分连接或具有缝隙，所述第二部分的内径大于所述通孔的直径。

本发明的另一目的在于提供了应用上述离子接口装置的痕量元素的测量方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

等离子体-质谱分析系统，所述等离子体-质谱分析系统包括矩管和采样锥；所述采样锥采用本发明上述的离子接口装置。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.抑制了离子发散；

当离子束穿过第一部分的通孔进入第一部分内部，继续传输时，离子束的发散会受到第二部分的机械约束，抑制了离子发散，而无需对第一部分和第二部分施加电压；

2.工作模式多样；