[发明专利]一种原位快速调节连续进样离子阱质谱真空常压的接口

说明书

本发明涉及一种原位快速调节连续进样离子阱质谱真空常压的接口，具有石英毛细管、石墨卡套、转接口、气压屏蔽栅网、金属毛细管密封压卡套、金属毛细管、第一卡套压头、第二卡套压头。本发明利用石英毛细管更精确的控制离子阱内的气压来提高真空常压离子的传输效率，简化离子阱质谱仪器搭建过程中的操作。同时，由于结构上相比单纯的金属毛细管更容易进行仪器在线切割长度，有助于避免进样接口的堵塞，保护仪器的真空泵组。使用设计的原位快速可调真空常压接口结构，仪器灵敏度高、防止接口堵塞，结构简单，满足了现场便携式分析仪器的需求，有助于提高仪器装置的稳定性。

技术领域

本发明涉及质谱仪系统技术领域，具体涉及一种原位快速调节连续进样离子阱质谱真空常压的接口。

背景技术

接口是质谱仪最关键的部分。高真空离子源(如电子轰击源、基体辅助激光解吸源等)可以与质量分析器直接配合，通常有较高的传输效率。常压离子源(如电喷雾离子源、电感耦合等离子体源等)以及低真空离子源(如辉光放电源、气体辅助激光电离源等)需要使用接口技术将离子有效传输到质量分析器中。质谱仪和常压及低真空离子源之间的温度、压力、浓度存在巨大差异，质谱仪要求在高真空和常温条件下工作，并且要求离子在运动中不产生碰撞。如何将这些离子有效地传输到高真空、常温下的质谱仪，这是接口技术所要解决的问题。接口必须使足够多的离子在几个压力差异巨大的区域之间有效传输，并且在离子传输的过程中，不应该产生任何影响最终分析结果可靠性的反应，即样品离子在性质和相对比例上不应有变化。因此，质谱仪对离子采集接口的需要最大限度的让所生成的离子通过、保持样品离子的完整性、不易堵塞、接口易于拆卸和维护，并且不影响真空系统。

近年来，小型化质谱的发展使得传统的实验室质谱走向现场分析领域。在各种质量分析器中，离子阱质谱是最具小型化潜力的质量分析器，因为它可以体积达到毫米级别，并且工作在低真空下(10^-3Torr)。然而，小型化离子阱质谱发展过程中一个重要的难点就是在维持质谱基本性能基础上设计高效稳定的真空常压接口。

质谱的真空常压接口一般有三种，即薄膜进样接口(membrane inlet,MI)，非连续大气压进样接口(discontinuous atmospheric pressure interface,DAPI)和连续大气压进样接口(continuous atmospheric pressure interface,CAPI)。薄膜进样接口使用选择性的半透膜来控制气体分子进入质谱(Anal.Chem.2007,79,7734-7739)，它已经被研究用于挥发性气体的在线分析，然而它对极性分子和非极性分子有很强的化学歧视，并且它无法和环境电离源联用。DAPI使用一个高流导的硅胶管来连接真空和常压区域，然后利用脉冲电磁阀来控制真空常压的通断(J.Mass Spectrom.2007,42,675-680)。离子在电磁阀开启瞬间的压力差下吸入质谱中，具有最高的离子传输效率，可以达到0.1％，然而该接口所使用的硅胶管的寿命会影响仪器信号的稳定性，所以定量的准确性较差。北京理工大学徐伟课题组发展的CAPI，利用金属毛细管直接连通真空腔体和大气压(Chinese ChemicalLetters,2018,291578-1584)，后端利用离子漏斗提高离子传输效率的途径，使得信号强度的稳定性下降到5％，同时定量范围覆盖到1～1000ng/mL。然而，该种接口在实际使用时存在金属毛细管堵塞的问题，所以进一步发展和改进离子阱质谱的真空常压接口尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种原位快速调节连续进样离子阱质谱真空常压的接口。