專利名稱：一種產(chǎn)生、分析離子的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及產(chǎn)生、分析離子的過程，尤其是涉及在大氣壓下產(chǎn)生氣態(tài)中性分子并在低壓區(qū)域進(jìn)行電離的方法和裝置。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜作為一種在不同領(lǐng)域中都十分有效的分析手段已存在多年。然而，為了滿足目前不斷增長的應(yīng)用方面的需要，樣品的電離過程仍然是一個十分重要的研究領(lǐng)域?；|(zhì)輔助激光解吸電離和電噴霧電離方法的出現(xiàn)標(biāo)志著質(zhì)譜在生化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。而這兩種方法以及其它涉及分析固體或液體的成熟電離方法均需要在電離前進(jìn)行復(fù)雜的樣品前處理。因此，不需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理的快速檢測離子化方法在特別是國家安全、食品安全和非法藥物檢測領(lǐng)域越來越受到青睞。解吸電噴霧電離(DESI，Science 2004,306, 471)技術(shù)的發(fā)明開創(chuàng)了直接分析技術(shù)的新領(lǐng)域，它極大地縮短了分析凝聚態(tài)樣品所需要的時間。自此，許多直接分析方法開始陸續(xù)出現(xiàn)，如實時直接分析源(DART，Anal. Chem. 2005， 77，2297)，大氣壓固體分析探頭(ASAP，Anal. Chem. 77,7826),電噴輔助激光解吸電離 (ELDI, Rapid Commun· Mass Spectrom. 2005，19，3701)，解吸大氣壓光電離(DAPPI，Anal-Qiem. 2007， 79， 7867) ， 以及激光解吸光電離 (LDPI，中國專利申請CN 101520432)等。盡管每種方法都有其獨特的離子化機(jī)理，但是其中大部分方法都是分兩步來進(jìn)行的。第一步為從表面解吸樣品形成氣態(tài)分子，第二步為電離該氣態(tài)分子形成分子離子。通常我們將兩步法中的電離步驟稱為后電離步驟。根據(jù)這一特點，將不同的解吸方式和電離方式組合起來新離子化方法出現(xiàn)了，每一種組合都有它自身的特點，在一個特定的領(lǐng)域都有其優(yōu)于其它方法的功能。例如，ELDI和 LDPI都使用激光作為它們的解吸源，但是與LDPI中利用真空紫外光子作為離子源產(chǎn)生的離子相比，ELDI在電離階段用電噴霧的方法可以產(chǎn)生更多的極性產(chǎn)物，這種區(qū)別使得ELDI 更加適合分析生物大分子，而LDPI更加適合應(yīng)用在小分子分析領(lǐng)域。對于大部分的直接分析方法而言，考慮到樣品載入的方便，解吸和電離兩個過程都是在大氣壓下進(jìn)行的。但是，為了維持大氣壓和真空之間的壓力差，其間的接口尺寸需要被控制得很小，這就造成在大氣壓下產(chǎn)生的大部分離子不能通過接口，這是造成質(zhì)譜儀分析靈敏度降低的一個主要原因。同時，由于在大氣壓下缺乏有效的電場聚焦手段來對產(chǎn)生的離子云進(jìn)行會聚，因此離子云的空間電荷效應(yīng)使得離子更加擴(kuò)散，離子從而更難被引入大氣壓與真空間的接口。另外，對于使用毛細(xì)管作為離子引入接口的設(shè)備，其開口處的發(fā)散電場也極不利于離子進(jìn)入接口，從而離子會不可避免地?fù)p失在毛細(xì)管入口處的管壁上。除此以外，對于那些足夠幸運進(jìn)入毛細(xì)管的離子而言，和毛細(xì)管的內(nèi)壁發(fā)生碰撞而導(dǎo)致它們失去電荷的可能性仍然很大。作為一種替代方案，如果電離過程被挪到大氣壓與真空的接口之后的區(qū)域，即挪至低壓區(qū)域，那么在接口處損失離子的問題就可以得到緩解。通過這種方式，僅有那些被解吸的中性分子需要通過毛細(xì)管被傳送，因此空間電荷、發(fā)散電場及在接口處損失電荷的現(xiàn)象都不存在了。Marksteiner和他的同事在J. Phys. Chem. A 2009，113，9952文章中有過類似的報導(dǎo)，他們主要的工作是在大氣壓下進(jìn)行激光解吸，將解吸得到的中性分子傳輸至高真空區(qū)域，并在高真空區(qū)域中的飛行時間質(zhì)量分析器加速源里進(jìn)行真空紫外電離。類似的做法也被運用在將氣相色譜與質(zhì)譜相結(jié)合并以真空紫外光為后電離手段的方法中。如Zimmermarm等人在質(zhì)譜儀的真空腔中使用了一種電子束泵浦激態(tài)復(fù)合物真空紫外燈來對氣相色譜儀的流出物進(jìn)行電離(Anal. Chem. 2006，78，6365-6375)。此種方法能夠?qū)喂庾与婋x過程提供極其豐富的理論數(shù)據(jù)。又如美國專利申請(US2010/0032559) 中提到的使用無窗口的低壓惰性氣體放電燈對氣相色譜儀流出物在低壓區(qū)進(jìn)行的電離。對于電離方法而言，它在不同的壓力范圍下的離子化效率可能有顯著的差別。并且，考慮到不同離子源的特點，在檢測復(fù)雜的混合物時使用兩種電離源同時工作是較理想的方案。因此尋找適合一種或一種以上電離方法的低壓范圍，成為提高離子化效率的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種能夠在低氣壓下提供高電離效率及離子傳導(dǎo)效率的方法及設(shè)備， 同時該方法和設(shè)備還具備在大氣壓下進(jìn)行解吸從而對樣品進(jìn)行直接分析的方便性。本發(fā)明的產(chǎn)生、分析離子的方法包括在大氣壓區(qū)域形成氣態(tài)中性分子，然后傳送氣態(tài)中性分子進(jìn)入一個氣壓值在IO-HOOOPa的低壓區(qū)域，在該低壓區(qū)域使氣態(tài)中性分子生成離子，然后在所述低壓區(qū)域使用一個交變電場將所述離子會聚并引導(dǎo)到一離子分析
ο在本發(fā)明的實施例中，電離氣態(tài)中性分子生成離子的方式可以包括但并不局限于低壓電噴霧、真空紫外光光電離或以上兩者的結(jié)合。本發(fā)明的產(chǎn)生、分析離子的裝置包含以下幾個部分。首先，裝置包含一個能夠在大氣壓下產(chǎn)生氣相中性分子的樣品平臺。樣品平臺可以包含一個激光器、一束熱氣流、一個加熱盤、一個超聲振動臺、或是一個加熱管，以便將樣品從凝聚態(tài)轉(zhuǎn)化至氣態(tài)。其次，該裝置包含一個能夠?qū)⒅行苑肿佑行鬏斨恋蛪簠^(qū)腔體的傳輸管道。第三，該裝置還包含一個中性分子能夠被傳輸?shù)降牡蛪呵惑w，中性分子在該腔體處能夠被后電離。該低壓腔體的氣壓通常被控制在10到14000Pa。第四，該低壓腔體包含一個具有交變電場的設(shè)備用以對離子在產(chǎn)生后進(jìn)行引導(dǎo)和聚焦。在本發(fā)明的實施例中，在上述低壓腔體中的后電離過程涉及中性分子和來自低壓電噴霧源所產(chǎn)生的帶電液滴的融合過程、或是中性分子與真空紫外光光子間的反應(yīng)、抑或者是以上兩種過程的結(jié)合。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點1.在大氣壓下快速解吸，同時在一特定壓力區(qū)域進(jìn)行有效的后電離。2.能夠?qū)煞N互補(bǔ)的后電離方式在一特定的壓力區(qū)有效地結(jié)合在一起。3.能夠?qū)⒑箅婋x產(chǎn)生的離子在一特定壓力區(qū)有效地會聚和引導(dǎo)至離子分析器。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1為本發(fā)明中第一種實施方式所述的裝置示意圖。圖2為本發(fā)明中第一種實施方式的變化例所述的裝置中離子源部分的示意圖。圖3為本發(fā)明中第二種實施方式所述的裝置中離子源部分的示意圖。圖4為本發(fā)明中第三種實施方式所述的裝置中離子源部分的示意圖。圖5為圖3所示離子源的前視圖。圖6為本發(fā)明中第五種實施方式所述的裝置中離子源部分的示意圖。圖7為本發(fā)明中第六種實施方式所述的裝置示意圖。
具體實施例方式一般地說，本發(fā)明所提出的示例性方法和設(shè)備在大氣壓條件下對樣品進(jìn)行解吸， 將樣品從固相直接形成氣相中性分子，然后把被解吸的氣相中性分子傳送進(jìn)低壓區(qū)，并在該低壓區(qū)將這些氣相中性分子進(jìn)行電離。在本發(fā)明的實施例中，產(chǎn)生氣體中性分子的方式可以包括但并不局限于用激光器進(jìn)行激光照射、用熱氣流發(fā)生裝置進(jìn)行熱氣解吸、或者用超聲波解吸。另外，本發(fā)明所提出的示例性方法和設(shè)備可涉及從液相色譜儀或類似設(shè)備中汽化獲得氣相中性分子，然后將氣相中性分子傳送進(jìn)低壓區(qū)，并在該低壓區(qū)將這些氣相中性分子進(jìn)行電離。另外，本發(fā)明所提出的示例性方法和設(shè)備可涉及從氣相色譜儀或類似設(shè)備中直接獲得氣相中性分子，然后將氣相中性分子傳送進(jìn)低壓區(qū)，并在該低壓區(qū)將這些氣相中性分子進(jìn)行電離。在本發(fā)明的實施例中，電離方式可以包括但并不局限于低壓電噴霧、真空紫外光光電離或以上兩者的結(jié)合。具體來說，可在該低壓區(qū)通過中性分子與電噴霧所產(chǎn)生的帶電液滴相互作用，或者與真空紫外光源產(chǎn)生的光子相互作用，或者與以上兩者的組合相互作用而被二次電離。一旦離子在低壓區(qū)域產(chǎn)生，它們就會被一個交變電場有效地會聚，從而將離子損失的可能性降到最低。本發(fā)明所提出的多個實施例的一個目的是在于提高離子源的靈敏度，這首先是由于在離子分析器的大氣與真空接口處進(jìn)行的是中性分子的傳導(dǎo)而非離子傳導(dǎo)，同時還在于在一個低壓區(qū)(10到14000Pa)而非在大氣壓下進(jìn)行被解吸附分子的后電離及離子形成后的會聚和引導(dǎo)。將兩種電離方式，如真空紫外光和電噴霧電離結(jié)合在一起能夠進(jìn)一步增加可同時電離的樣品的種類。對于其中真空紫外電離的過程而言，在此低壓區(qū)進(jìn)行電離既可以保證真空紫外光子有足夠的作用距離，又可以保證真空紫外電離時常用的媒介離子能夠具有足夠的濃度。而對于低壓下的電噴霧過程而言，此低壓區(qū)的壓力既可保證帶電霧滴免于通過大氣壓和低壓區(qū)的接口時的損失，又可以防止溶劑在過低的壓力下由于急速揮發(fā)而結(jié)冰。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，用于電離后進(jìn)行離子分析的離子分析器可以包括質(zhì)譜儀或是離子遷移譜儀。以下分別例舉本發(fā)明的各個實施例。圖1所示為本發(fā)明的第一種實施方式的解吸電離裝置。該裝置的目的是進(jìn)行大氣壓解吸、低壓電噴霧電離以及隨后對所產(chǎn)生離子的進(jìn)行質(zhì)量分析。在該實施方式中，固體樣品8置于真空區(qū)域外的樣品基板9上并由激光束7來對樣品表面進(jìn)行解吸。作為替代，諸
7如熱氣流解吸、超聲波解吸等其它方法也可使用。解吸后的樣品分子被傳輸至一個低壓的第一腔體10中，在這里氣態(tài)中性分子將與來自低氣壓電噴針2產(chǎn)生的帶電霧滴相遇。其中低壓電噴針?biāo)萌軇┦怯勺⑸浔?提供，并由一毛細(xì)管6導(dǎo)入。第一腔體10中的壓力最好在IO-HOOOPa的范圍內(nèi)。這里的電噴針2最好使用納升噴針，其噴霧毛細(xì)管內(nèi)徑最好小于 IOym且液體流速最好低于300 μ L/min。氣體中性分子與帶電霧滴相遇時，分子將融合進(jìn)帶電霧滴中。包含著目標(biāo)分子的帶電霧滴將通過一個去溶劑化步驟得到多電荷目標(biāo)離子。 該后電離過程與ELDI方法比較近似，不同之處在于后者的融合過程發(fā)生在大氣壓環(huán)境中。 本實施例的方法中，由于大氣壓與低壓部分接口處的毛細(xì)傳輸管1對于氣體中性分子的傳輸效率高于霧滴和離子，所以這一方法總體從這個角度來說對樣品的檢測具有較高的靈敏度。如果第一腔體內(nèi)的壓力過低，則會出現(xiàn)電噴霧噴針處由于溶劑迅速揮發(fā)而出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象，影響電噴霧過程。由于氣體進(jìn)入毛細(xì)傳輸管1并到達(dá)低壓區(qū)域10時，會發(fā)生超音速膨脹，進(jìn)而形成分子流的徑向擴(kuò)展。因此如圖1所示，多個電噴針2被沿分子流徑向擴(kuò)展方向置于電離區(qū)域，以預(yù)定的直徑環(huán)繞毛細(xì)傳輸管，即中性氣體分子入口，進(jìn)而增加電噴霧霧滴與解吸的中性分子的相互作用。一個逐步收縮直徑的離子聚焦電極片陣列3(結(jié)合參照圖1和圖5)被置于第一腔體10中且與毛細(xì)傳輸管1的端部軸向相對。陣列3中位于相同軸向位置的每一組電極包含四個電極片，相對電極上所施加的交變電壓等幅同相，且相鄰兩對電極上所施加的交變電壓等幅反向，以此來聚焦離子。一旦離子在低壓腔10中產(chǎn)生，將被交變電場所聚焦，并朝交變電場的中心軸運動，同時由于聚焦盤片陣列3上施加有軸向直流電壓梯度(該梯度由疊加于盤片電極上的直流電壓所形成)，離子將向聚焦電場的出口處移動。在靠近毛細(xì)傳輸管1端部處的弧形電極27上施加一個與目標(biāo)分析離子同極性的直流電壓，也可輔助離子聚焦在第一腔體10的軸向中心。第一腔體10中的離子隨后進(jìn)入第二腔體11 (壓力IPa左右)，在這里離子被八極桿13進(jìn)一步聚焦和傳輸。最后，通過第二腔體的離子將進(jìn)入第三腔體12，被四極桿質(zhì)譜儀14所分析。在本實施方式中，離子聚焦電極片陣列的聚焦作用也可以由一個離子漏斗來完成。在圖2所示第一種實施方式的變化例中，電噴針2的尖端也可以縮到第一腔體10 外壁和內(nèi)壁之間的中空層4中。中空層4的壓力可以通過真空端口 20調(diào)節(jié)。該實施例中， 電噴霧霧滴可以在中空層4中形成，再通過小孔21進(jìn)入低壓腔10。通過真空端口 20的調(diào)節(jié)，該中空層4的壓力可以保持在不同于低壓腔體10的壓力下。對于那些揮發(fā)性強(qiáng)的溶劑，中空層4的壓力最好高于低壓腔體10中的壓力，以免在電噴針2出口處因急速揮發(fā)制冷而產(chǎn)生凍結(jié)。而對于那些揮發(fā)性弱的溶劑，中空層4的壓力最好遠(yuǎn)低于低壓腔體10中的壓力，以使溶劑可以在較高噴霧電壓下有效地形成霧滴，且不易放電。本發(fā)明的第二種實施方式，如圖3所示包括在第一腔體10中用真空紫外光源19 來對已解吸的分子的進(jìn)行電離。與本發(fā)明的第一種實施方式相似，固體樣品8置于一個樣品基板9上，用激光來解吸至氣相狀態(tài)。被解吸后的氣體分子進(jìn)入低壓的第一腔體10，在這里通過真空紫外光源19產(chǎn)生的光子進(jìn)行光致電離。真空紫外光源19產(chǎn)生的光子能量可以控制在8. 4至11. SeV的范圍內(nèi)，具體大小取決于對于被測分析物的類型和所需的選擇性。真空紫外光源可以是放電燈、電子束泵浦激態(tài)復(fù)合物真空紫外燈(EBELs)、真空紫
8外激光器，或者是同步輻射光源。與大氣壓光致電離(APPI)技術(shù)相比，由于本實施例中在 IO-HOOOPa范圍的低壓下真空紫外光子被氧氣分子強(qiáng)烈吸收的程度大幅減小，因此待測物分子被光子直接電離的效率得到很大提高。與第一種實施方式類似，在低壓腔體10中可以沿毛細(xì)傳輸管的分子流徑向擴(kuò)展方向放置多個真空紫外光源19，以預(yù)定的直徑環(huán)繞毛細(xì)傳輸管的中性氣體分子入口，從不同角度提供更大量的光子，從而得到更高的電離效率。對于具有高離子化能的待分析物，真空紫外光子能量可能會不足以電離目標(biāo)化合物。因此有時候待分析物的后離子化過程需要依賴于與媒介離子的電荷轉(zhuǎn)移過程。如圖3 所示，來自媒介氣體容器26的媒介氣體能夠隨著被解吸的待測分析物及大氣分子被吸入第一腔體10。本實施例中用來離子化的第一腔體10的壓力有利于在滿足使媒介離子維持較高濃度的條件的同時，保持真空紫外光子具有較長的行程。這里注意由于來自于媒介氣體容器26的媒介氣體與被解吸的待測物分子以及大氣分子同時進(jìn)入第一腔體10，因此媒介氣體分子估計約占第一腔體10中氣體分子數(shù)量的一半，即在130Pa壓力下約有IxlO13/ cm3個媒介分子。本發(fā)明的第三種具體實施方式
包括把前述實施方式提及的兩種后離子化方法 (即低壓電噴霧和真空紫外光)結(jié)合在一起的方案，如圖4所示。該方案中低壓電噴霧和真空紫外光源可以在第一腔體10中同時作用從而電離已解吸的氣相中性分子。在此，電噴霧和真空紫外光電離是分別針對極性和非極性化合物離子化的兩個互補(bǔ)技術(shù)，而這一點這對于分析含有不同化學(xué)組分的復(fù)雜混合分析物是非常有用的。如在前述兩個實施方式中提及，使用多個電噴霧源和真空紫外光源可以增加中性待測物與霧滴或光子的相互結(jié)合機(jī)會，因此在圖5所示的將電噴針2與真空紫外燈19相結(jié)合的離子源的正視圖中，也采用了多個電噴針2與多套真空紫外燈19相結(jié)合的方案。最終，三個電噴針2和三個真空紫外燈 19環(huán)繞著中性氣體分子入口交替排列。只要保證霧滴和真空紫外光光子可以與從毛細(xì)傳輸管1進(jìn)入第一腔體10的中性分析物能夠相互作用，其它各種電噴針2與真空紫外光源19 的組合構(gòu)型應(yīng)該都可以使用。本發(fā)明的第四種具體實施方式
包括直接將第一腔體10的毛細(xì)傳輸管1與一非固相解吸源組合，在此解吸源的出口視為樣品架。這里，非固相解吸源可以是諸如液相色譜儀的液體進(jìn)樣裝置。如圖6所示，從納升液相色譜儀29流出的待測物經(jīng)一個加熱管30進(jìn)入低壓的第一腔體10。使用加熱管30的目的是用來汽化液相色譜儀的液態(tài)流出物，從而得到在第一腔體10中能夠被電離的中性氣體分子。對于較難汽化的流出物，也可采用光輻射汽化、超聲波振動霧化或高速熱氣流霧化的方式在大氣壓下產(chǎn)生氣相中性分子。對于此種實施方式，以上所述兩種離子化方案即電噴霧和真空紫外光也可以同時使用。另外，諸如一氣相色譜儀或者化學(xué)反應(yīng)器的氣體進(jìn)樣裝置也可以與毛細(xì)傳輸管1直接連接，在此，氣體進(jìn)樣裝置的出口視為樣品架。與液相色譜儀連接方式不同的是，氣相色譜儀或化學(xué)反應(yīng)器與低壓腔體10的接口不需要加熱管30來汽化樣品，氣相色譜儀或化學(xué)反應(yīng)器會直接提供氣相中性分子。本發(fā)明的第五種具體實施方式
具有與前四種具體實施方式
相同的解吸電離方法。 其不同點在于，如圖7所示，電離后離開第一腔體10的離子將進(jìn)入一個低壓離子遷移管25。 該遷移管25可以在與第一腔體10相同的壓力范圍下工作，前提是只要保證遷移管25和第一腔體10各處壓力高于65Pa。離子進(jìn)入遷移管25后將在其內(nèi)部的直流電場的驅(qū)動下向前移動，最終離開遷移管25并進(jìn)入下一級的質(zhì)量分析器進(jìn)行質(zhì)量分析。
應(yīng)該注意到的是，在本發(fā)明所述的具體實施方式
以外所提出的與本發(fā)明相關(guān)的變化或修改仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，氣相中性分子可以來自于液相色譜儀以外的液體進(jìn)樣裝置，如加熱毛細(xì)管電泳儀的流出物，解吸源不僅可以使用激光束或者加熱氣流，也可以使用加熱燈，后離子化源可以使用輝光放電源或者放射性源。除此以外，另一種將低壓電噴霧源與真空紫外源同時使用的方式是使用低壓電噴霧直接霧化/電噴霧化待分析物，然后使用真空紫外光進(jìn)一步對待分析物進(jìn)行電離。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生、分析離子的方法，包括， 在大氣壓區(qū)域形成氣態(tài)中性分子；傳送所述氣態(tài)中性分子進(jìn)入氣壓值在IO-HOOOPa的低壓區(qū)域； 在所述的低壓區(qū)域使氣態(tài)中性分子生成離子；在所述低壓區(qū)域使用一個交變電場將所述離子會聚并引導(dǎo)到一離子分析器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)中性分子是從固體表面解吸形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，從固體表面解吸形成氣態(tài)中性分子的過程包括使用激光束進(jìn)行固體表面解吸、或者使用熱氣流從固體表面解吸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)中性分子由液相色譜儀的流出物通過汽化的方式產(chǎn)生，或者由氣相色譜儀或化學(xué)反應(yīng)器直接提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述汽化方法包括高速熱氣流加熱、光輻射或者超聲波振動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子的生成過程包括在所述低壓區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行電噴霧過程，使所述氣態(tài)中性分子與來自所述電噴霧過程所產(chǎn)生的帶電液滴融I=I O
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電噴霧過程為納升電噴霧過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子的生成過程包含使所述氣態(tài)中性分子與來自所述低壓區(qū)域內(nèi)部的帶電液滴融合，且所述帶電液滴產(chǎn)生于所述低壓區(qū)域附近的具有不同于所述低壓區(qū)域氣壓的另一個壓力區(qū)域內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述另一個壓力區(qū)域的氣壓實質(zhì)上高于所述低壓區(qū)域的氣壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述另一個壓力區(qū)域的氣壓實質(zhì)上低于所述低壓區(qū)域的氣壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子的生成過程包含在所述低壓區(qū)域由來自真空紫外光源的光子輻照所述氣態(tài)中性分子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子的生成過程包含在所述低壓區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行電噴霧過程，且在所述低壓區(qū)域由來自真空紫外光源的光子輻照所述氣態(tài)中性分子，由來自所述電噴霧過程所產(chǎn)生的帶電液滴和來自所述真空紫外光源的光子對所述氣態(tài)中性分子共同作用。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述交變電場上疊加具有軸向梯度的直流電場，以將所述離子引導(dǎo)到所述低壓區(qū)域的出口處。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子分析器為質(zhì)譜儀或者離子遷移譜儀。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用激光束進(jìn)行固體表面解吸的過程包含在一個可移動的樣品架上放置所述固體，通過所述樣品架的移動以使所述激光束能夠掃描過所述固體表面從而獲得所述固體表面的分布信息。
16.一種產(chǎn)生、分析離子的裝置，包括置于大氣壓區(qū)域中的樣品架，以供在大氣壓下從樣品架上的樣品形成氣態(tài)中性分子；傳輸管路，用于將所述氣態(tài)中性分子傳送到一個低壓腔體； 低壓腔體，其氣壓值范圍為10-14000Pa，在該低壓腔體中電離所述氣態(tài)中性分子； 用于產(chǎn)生交變電場的設(shè)備，用以會聚和引導(dǎo)所述離子進(jìn)入一離子分析器，以進(jìn)一步分析所述離子。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述樣品架包括一個可移動的固體樣品臺。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，包括一臺激光器，用以解吸形成所述氣態(tài)中性分子。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，包括一套熱氣流發(fā)生裝置，用以熱解吸形成所述氣態(tài)中性分子。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述樣品架包括一個液體進(jìn)樣裝置的出口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述液體進(jìn)樣裝置包括液相色譜儀或者毛細(xì)管電泳裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述樣品架包括一個氣體進(jìn)樣裝置的出口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述氣體進(jìn)樣裝置包括氣相色譜儀或化學(xué)反應(yīng)器。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，包括低氣壓電噴霧針，其至少針尖部分進(jìn)入所述低壓腔體內(nèi)部，從而產(chǎn)生的帶電液滴與所述氣態(tài)中性分子相融合導(dǎo)致生成所述離子。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，包含多個所述低氣壓電噴霧針，其針尖以預(yù)定的直徑環(huán)繞所述低壓腔體中的氣態(tài)中性分子入口。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的裝置，其特征在于，所述低氣壓電噴霧針尖為納升電噴霧針尖。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述低壓腔體附近具有一個不同于所述低壓腔體氣壓的另一壓力腔體，且一個或多個低氣壓電噴霧針的針尖位于所述另一腔體內(nèi)部并通過小孔指向所述低壓腔體內(nèi)部。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述另一壓力腔體內(nèi)的氣壓實質(zhì)上高于所述低壓腔體內(nèi)的氣壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述另一壓力腔體內(nèi)的氣壓實質(zhì)上低于所述低壓腔體內(nèi)的氣壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述低壓腔體內(nèi)部設(shè)有真空紫外光源， 且所述離子是通過所述真空紫外光源產(chǎn)生的光子與所述氣態(tài)中性分子的作用產(chǎn)生 的
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，所述低壓腔體內(nèi)部設(shè)有多個所述真空紫外光源，以預(yù)定的直徑環(huán)繞所述低壓腔體中的氣態(tài)中性分子入口。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述低壓腔體內(nèi)部設(shè)有低氣壓電噴霧針尖和真空紫外光源，所述低氣壓電噴霧針尖產(chǎn)生的帶電液滴與所述真空紫外光源產(chǎn)生的光子共同作用于所述氣態(tài)中性分子而生成所述離子。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的裝置，其特征在于，所述真空紫外光源是放電燈、激光器或者同步輻射光源。
34.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述用于產(chǎn)生交變電場的設(shè)備包括離子聚焦電極片陣列或離子漏斗。
35.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述離子分析器包括質(zhì)譜儀或者離子遷移譜儀。
36.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述激光器發(fā)出的激光束的照射點能夠通過移動所述固體樣品臺的方式在樣品表面掃描，從而獲得樣品的表面信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不需要預(yù)處理而直接分析樣品的產(chǎn)生、分析離子的方法和裝置。此發(fā)明中在大氣壓下產(chǎn)生氣態(tài)中性分子，產(chǎn)生出來的中性分子被傳送到低壓區(qū)域，并在該低壓區(qū)域與從電噴霧針尖處噴出的帶電液滴或者被從真空紫外源里發(fā)出的光子相作用從而被電離。以上過程產(chǎn)生的離子在被傳送到質(zhì)譜儀或者離子遷移譜儀中做進(jìn)一步分析前會在一個交變電場中被會聚和引導(dǎo)。
文檔編號H01J49/26GK102221576SQ20101016517
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者丁力, 孫文劍, 熊代州三夫 申請人:島津分析技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司