超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置。該裝置包括質(zhì)譜機(jī)構(gòu)，所述質(zhì)譜機(jī)構(gòu)包括相鄰連接的質(zhì)譜室和光電離室，所述質(zhì)譜室的一側(cè)壁上設(shè)有后取樣錐，另一側(cè)壁上設(shè)有質(zhì)譜室真空泵接口，質(zhì)譜室內(nèi)設(shè)有離子傳輸系統(tǒng)和質(zhì)量分析器；所述后取樣錐伸入電離室內(nèi)，所述電離室的一側(cè)設(shè)有前取樣錐，另一側(cè)設(shè)有電離室真空泵接口；所述光電離室的頂部設(shè)有真空紫外光源；還包括超聲霧化機(jī)構(gòu)、加熱氣化機(jī)構(gòu)和揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)。本發(fā)明借助超聲霧化和加熱氣化脫溶劑對(duì)不易揮發(fā)的待測(cè)物進(jìn)行直接取樣，無(wú)需預(yù)處理，從而實(shí)現(xiàn)靈敏、快速的質(zhì)譜分析，在食品、農(nóng)藥、環(huán)境等快速質(zhì)譜分析等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于質(zhì)譜分析【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及難揮發(fā)、復(fù)雜有機(jī)分子及混合物的快速質(zhì)譜分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)譜技術(shù)是鑒定分子結(jié)構(gòu)的重要方法?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀器主要由真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、離子光學(xué)系統(tǒng)、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。根據(jù)待分析物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的不同，質(zhì)譜電離方式多種多樣，商用質(zhì)譜儀主要有五種離子源，電子轟擊電離、化學(xué)電離、電噴霧電離、大氣壓光電離以及基質(zhì)輔助激光解吸電離；
真空紫外光電離是一種利用波長(zhǎng)小于200nm的真空紫外光使中性分子離子化的方法。他是一種軟電離方式，幾乎沒(méi)有碎片離子生成，對(duì)分子的極性沒(méi)有歧視，在復(fù)雜混合物的質(zhì)譜分析上有著極大的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越得到人們的重視?，F(xiàn)在，一些商品化質(zhì)譜儀上已經(jīng)配備了大氣壓光電離源，根據(jù)電離源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同可分為Photomate和Photospray,例如ABMDS SCIEX公司生產(chǎn)的質(zhì)譜儀中就配備有PhotoSpray,然而Syagen technologies公司推銷的大氣壓光電離源卻是Photomate，它們都得到了廣泛的應(yīng)用。大氣壓光電離源無(wú)法對(duì)待測(cè)物進(jìn)行直接進(jìn)樣分析，需要與色譜聯(lián)用，對(duì)待測(cè)物進(jìn)行預(yù)處理和分離；其次，大氣壓下空氣分子、溶劑等會(huì)吸收一部分真空紫外光，不僅影響待測(cè)物的電離效率，還會(huì)縮短紫外燈的使用壽命；第三，大氣壓光電離源需要在操作過(guò)程施加高電壓；最后，在大氣壓光電離中碰撞頻率增加，分子離子反應(yīng)劇烈，對(duì)于特別易碎的待測(cè)物仍然不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述存在的缺陷，本發(fā)明提供一種超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置。
[0004]超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置包括質(zhì)譜機(jī)構(gòu)，所述質(zhì)譜機(jī)構(gòu)包括相鄰連接的質(zhì)譜室和電離室，所述質(zhì)譜室的一側(cè)壁上設(shè)有后取樣錐，另一側(cè)壁上設(shè)有質(zhì)譜室真空泵接口，質(zhì)譜室內(nèi)設(shè)有離子傳輸系統(tǒng)和質(zhì)量分析器；所述后取樣錐伸入電離室內(nèi)，所述電離室的一側(cè)設(shè)有前取樣錐，另一側(cè)設(shè)有電離室真空泵接口 ；所述電離室為光電離室，頂部設(shè)有真空紫外光源；還包括超聲霧化機(jī)構(gòu)、加熱氣化機(jī)構(gòu)和揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)；所述超聲霧化機(jī)構(gòu)包括超聲耦合室和超聲霧化室，超聲耦合室由隔板分割為上室和下室，下室內(nèi)設(shè)有由壓電陶瓷片、振動(dòng)片、電子振蕩控制器組成的超聲裝置，超聲裝置的壓電陶瓷片位于上室內(nèi)的底部，上室內(nèi)裝有耦合水；所述超聲霧化室為直立的管狀，上端口為敞口狀，下端口由薄膜封口，載氣管的出口端為直角折管狀，從超聲霧化室的一側(cè)管壁伸入超聲霧化室內(nèi)，超聲霧化室的另一側(cè)管壁連通著加熱管的一端，待測(cè)物溶液設(shè)于超聲霧化室內(nèi)；所述加熱氣化機(jī)構(gòu)包括加熱管和冷凝管，加熱管的外部均布著加熱絲，加熱管的另一端連通著冷凝管的一端，冷凝管的另一端為出口，且所述出口和電離室的前取樣錐相對(duì)應(yīng)，冷凝管呈直立狀；所述揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)包括裝有氣相揮發(fā)溶劑的容器，頂部設(shè)有出氣口和載氣入口，兩者均在揮發(fā)溶劑液面以上，且出氣口和載氣入口的直徑均小于容器的直徑，所述出氣口對(duì)應(yīng)位于冷凝管的出口管的管口下方。
[0005]電離室的前取樣錐和質(zhì)譜室的后取樣錐均在同一水平位置，且相互垂直。
[0006]所述薄膜為聚酯材料薄膜，薄膜包裹在超聲霧化室的下端，并由O形密封圈密封。
[0007]所述耦合水的溫度穩(wěn)定保持為40°C以下。
[0008]所述冷凝管的管壁上設(shè)有上下貫通的冷卻水道，冷卻水道的一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，且進(jìn)水口和出水口均伸至冷凝管外部，所述冷凝管的出口連通著引流管的入口端，引流管的出口端和電離室的前取樣錐在同一平面內(nèi)；直立狀的冷凝管的底部連通著U形水封管。
[0009]超聲霧化室外部的載氣管上設(shè)有流量計(jì)。
[0010]所述氣相揮發(fā)溶劑為丙酮或甲苯。
[0011]真空紫外光源的出光孔垂直于前取樣錐，光電離室的真空度為I?lOOOPa。
[0012]質(zhì)譜室的真空度小于10_2Pa。
[0013]加熱管與冷凝管之間的夾角大于90°，小于150°。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1.本發(fā)明裝置可對(duì)未經(jīng)預(yù)處理的待測(cè)物進(jìn)行直接分析，例如土壤、食品、農(nóng)作物等；
2.該裝置的電離過(guò)程發(fā)生于低壓條件下，既可以有效的電離待測(cè)物，也可以避免紫外燈表面被污染。圖2就是在光電離室真空為130Pa，溫度在110°C時(shí)，正離子模式條件下，甲苯作為揮發(fā)溶劑，1.16mg/ml尿嘧啶水溶液的質(zhì)譜圖。圖3是同樣的真空與溫度時(shí)，負(fù)離子模式條件下，甲苯作為揮發(fā)溶劑，0.04mg/mll,4-萘醌溶于甲醇與水的混合溶劑獲得的質(zhì)譜圖；
3.該裝置對(duì)于待測(cè)物也可進(jìn)行定量分析，圖4是光電離室真空為130Pa，溫度為110°C時(shí)，甲苯作為揮發(fā)溶劑，待測(cè)物9，10-菲醌溶于甲醇與水的混合溶劑，獲得的(M+H)+峰面積與濃度的線性關(guān)系；
4.本發(fā)明裝置無(wú)論是在離子傳輸還是電離的過(guò)程中，均無(wú)高壓和劇烈的分子離子碰撞，因此其有可能成為一種比大氣壓光電離更軟的電離方式。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且易碎的中草藥分析領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力；
5.本發(fā)明將未經(jīng)處理的待測(cè)樣品(如土壤、污水等)直接投入超聲霧化裝置中，不易揮發(fā)待測(cè)物在溶劑中溶解后，借助超聲霧化和加熱氣化脫溶劑處理后，進(jìn)入低壓光電離室，被垂直放置的真空紫外光源電離，從而實(shí)現(xiàn)靈敏、快速的質(zhì)譜分析，在食品、農(nóng)藥、環(huán)境等快速質(zhì)譜分析等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為正離子模式獲得的尿嘧啶的質(zhì)譜圖。
[0017]圖3為負(fù)離子模式獲得的1，4-萘醌的質(zhì)譜圖。
[0018]圖4為9，10-菲醌的線性關(guān)系。
[0019]圖中序號(hào):載氣管1、流量計(jì)2、出口端3、待測(cè)物溶液4、超聲霧化室5、加熱絲6、加熱管7、冷凝管8、引流管9、前取樣錐10、真空紫外光源11、光電離室12、電離室真空泵接口13、后取樣錐14、離子傳輸系統(tǒng)15、質(zhì)譜室真空泵接口 16、質(zhì)譜室17、質(zhì)量分析器18、載氣入口 19，揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)20、U形水封管21、0形密封圈22、壓電陶瓷片23、超聲裝置24、超聲率禹合室25、聚酯薄膜26。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0021 ] 參見(jiàn)圖1，超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置包括質(zhì)譜機(jī)構(gòu)、超聲霧化機(jī)構(gòu)、加熱氣化機(jī)構(gòu)和揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)。
[0022]所述質(zhì)譜機(jī)構(gòu)包括相鄰連接的質(zhì)譜室17和光電離室12。質(zhì)譜室17的一側(cè)壁上安裝有后取樣錐14，另一側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有質(zhì)譜室真空泵接口 16，質(zhì)譜室17內(nèi)安裝有離子傳輸系統(tǒng)15和質(zhì)量分析器18 ;后取樣錐14伸入光電離室12內(nèi)；質(zhì)譜室17的真空度小于10_2Pa。光電離室12的頂部安裝有真空紫外光源11，一側(cè)安裝有前取樣錐10，另一側(cè)設(shè)有電離室真空泵接口 13。光電離室12的前取樣錐10和質(zhì)譜室17的后取樣錐14均在同一水平位置，且相互垂直；光電離室12的真空度為130Pa，溫度控制在110°C。
[0023]所述超聲霧化機(jī)構(gòu)包括超聲耦合室25和超聲霧化室5，超聲耦合室25由隔板分割為上室和下室，下室內(nèi)安裝有由壓電陶瓷片23、振動(dòng)片、電子振蕩控制器組成的超聲裝置24，超聲裝置24的壓電陶瓷片23位于上室內(nèi)的底部，上室內(nèi)裝有耦合水，耦合水的溫度穩(wěn)定保持為40°C以下。超聲霧化室5為直立的管狀，上端口為敞口狀，工作時(shí)需用塞子密封，下端口由聚酯薄膜26封口，聚酯薄膜26包裹在超聲霧化室5的下端,并由O形密封圈22密封。載氣管I的出口端3為直角折管狀，從超聲霧化室5的一側(cè)管壁伸入超聲霧化室5內(nèi)，載氣管I的入口端連通著載氣通道，載氣管I上安裝有流量計(jì)2，霧化之后調(diào)節(jié)流量計(jì)2，將載氣流量控制在300ml/min ;超聲霧化室5的另一側(cè)管壁連通著加熱管7的一端，待測(cè)物溶液4置于超聲霧化室5內(nèi)。
[0024]所述加熱氣化機(jī)構(gòu)包括加熱管7和冷凝管8，加熱管7和冷凝管8之間的夾角為105°。加熱管7的外部均布著加熱絲6，加熱管7的另一端連通著冷凝管8的一端，冷凝管8的另一端為出口，冷凝管8的出口連通著引流管9的入口端，冷凝管8呈直立狀；引流管9的出口端和光電離室12的前取樣錐10在同一平面內(nèi)；直立狀的冷凝管8的底部連通著U形水封管21 ;冷凝管8的出口和光電離室12的前取樣錐10相對(duì)應(yīng)；所述冷凝管8的管壁上設(shè)有上下貫通的冷卻水道，冷卻水道的一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，且進(jìn)水口和出水口均伸至冷凝管外部。
[0025]所述揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)20包括裝有氣相揮發(fā)溶劑的容器，頂部設(shè)有出氣口和載氣入口 19，兩者均在揮發(fā)溶劑液面以上，且出氣口和載氣入口 19的直徑均小于容器的直徑，所述出氣口對(duì)應(yīng)位于冷凝管8的出口管的管口下方。氣相揮發(fā)溶劑為甲苯(或丙酮)。
[0026]本發(fā)明的工作原理說(shuō)明如下:
待測(cè)樣品在經(jīng)質(zhì)譜分析前，首先溶于有機(jī)溶劑或者水中形成待測(cè)物溶液4，然后將加熱管7加熱lOmin，使加熱管7內(nèi)壁的溫度穩(wěn)定在200°C左右；將待測(cè)物溶液4加入超聲霧化室5，開(kāi)啟超聲裝置24，超聲裝置24的壓電陶瓷片23開(kāi)始工作，超聲波的頻率在
1.53-1.87MHz，同時(shí)打開(kāi)冷凝管8上冷卻水道的進(jìn)水口，使冷卻水對(duì)冷凝管8實(shí)施冷卻，當(dāng)霧化產(chǎn)生的液滴充滿超聲霧化室5時(shí)，打開(kāi)氣體流量計(jì)2，載氣管I輸入氮?dú)?，輸入的氮?dú)鈱⒋郎y(cè)物溶液4霧化成的極其細(xì)小的液滴帶入加熱管7和冷凝管8 ;在揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)20中，氣相揮發(fā)溶劑甲苯被從載氣入口 19穩(wěn)定輸入的氮?dú)鈳С龀鰵饪?，在大氣壓與光電離室12產(chǎn)生的壓差的作用下，甲苯同氣化的待測(cè)物溶液4中的分子和揮發(fā)溶劑等一起進(jìn)入光電離室12，被真空紫外光源11在130Pa，110°C條件下電離，生成的離子在前取樣錐10、后取樣錐14和離子傳輸系統(tǒng)15電場(chǎng)的共同作用下，進(jìn)入質(zhì)譜室17，最終被質(zhì)量分析器18檢測(cè)和分析。
【權(quán)利要求】
1.超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，包括質(zhì)譜機(jī)構(gòu)，所述質(zhì)譜機(jī)構(gòu)包括相鄰連接的質(zhì)譜室和電離室，所述質(zhì)譜室的一側(cè)壁上設(shè)有后取樣錐，另一側(cè)壁上設(shè)有質(zhì)譜室真空泵接口，質(zhì)譜室內(nèi)設(shè)有離子傳輸系統(tǒng)和質(zhì)量分析器；所述后取樣錐伸入電離室內(nèi)，所述電離室的一側(cè)設(shè)有前取樣錐，另一側(cè)設(shè)有電離室真空泵接口 ；其特征在于:所述電離室為光電離室，頂部設(shè)有真空紫外光源；還包括超聲霧化機(jī)構(gòu)、加熱氣化機(jī)構(gòu)和揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)；所述超聲霧化機(jī)構(gòu)包括超聲耦合室和超聲霧化室，超聲耦合室由隔板分割為上室和下室，下室內(nèi)設(shè)有由壓電陶瓷片、振動(dòng)片、電子振蕩控制器組成的超聲裝置，超聲裝置的壓電陶瓷片位于上室內(nèi)的底部，上室內(nèi)裝有耦合水；所述超聲霧化室為直立的管狀，上端口為敞口狀，下端口由薄膜封口，載氣管的出口端為直角折管狀，從超聲霧化室的一側(cè)管壁伸入超聲霧化室內(nèi)，超聲霧化室的另一側(cè)管壁連通著加熱管的一端，待測(cè)物溶液設(shè)于超聲霧化室內(nèi)；所述加熱氣化機(jī)構(gòu)包括加熱管和冷凝管，加熱管的外部均布著加熱絲，加熱管的另一端連通著冷凝管的一端，冷凝管的另一端為出口，且所述出口和電離室的前取樣錐相對(duì)應(yīng)，冷凝管呈直立狀；所述揮發(fā)溶劑引入機(jī)構(gòu)包括裝有氣相揮發(fā)溶劑的容器，頂部設(shè)有出氣口和載氣入口，兩者均在揮發(fā)溶劑液面以上，且出氣口和載氣入口的直徑均小于容器的直徑，所述出氣口對(duì)應(yīng)位于冷凝管的出口管的管口下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:電離室的前取樣錐和質(zhì)譜室的后取樣錐均在同一水平位置，且相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述薄膜為聚酯材料薄膜，薄膜包裹在超聲霧化室的下端，并由O形密封圈密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述耦合水的溫度穩(wěn)定保持為40°C以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述冷凝管的管壁上設(shè)有上下貫通的冷卻水道，冷卻水道的一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，且進(jìn)水口和出水口均伸至冷凝管外部，冷凝管的出口連通著引流管的入口端，引流管的出口端和電離室的前取樣錐在同一平面內(nèi)；直立狀的冷凝管的底部連通著U形水封管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:超聲霧化室外部的載氣管上設(shè)有流量計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述氣相揮發(fā)溶劑為丙酮或甲苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:真空紫外光源的出光孔垂直于前取樣錐，光電離室的真空度為I?lOOOPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:質(zhì)譜室的真空度小于10_2Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化進(jìn)樣的揮發(fā)溶劑輔助電離低壓光電離質(zhì)譜裝置，其特征在于:加熱管與冷凝管之間的夾角大于90°，小于150°。
【文檔編號(hào)】H01J49/26GK103762150SQ201410038329
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】潘洋, 劉成園, 齊飛, 王健, 朱志祥 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)