質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀。質(zhì)譜離子源包括進(jìn)樣裝置、噴針和毛細(xì)管。進(jìn)樣裝置包括三通接頭和連接于三通接頭的液體樣品進(jìn)液管、液體樣品出液管和廢液管以及安裝于廢液管的恒壓閥。噴針通過電噴霧過程使液體樣品成為帶電離子；毛細(xì)管將帶電離子引導(dǎo)到質(zhì)量分析器。當(dāng)由液體樣品進(jìn)液管進(jìn)入三通接頭的液體樣品量過大時(shí)，恒壓閥開啟，使多余的液體樣品由廢液管流出，從而使液體樣品出液管的壓力和流量維持在設(shè)定值。本發(fā)明中，只有特定量的液體樣品由液體樣品出液管進(jìn)入噴針的流速為恒定，不隨注入樣品的流速而變化，可保持噴針為最佳流速，霧化效果好，能形成尺寸更小的帶電離子，無需使用霧化氣和反吹氣體，因此本發(fā)明的使用成本低。
【專利說明】質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于分析儀器領(lǐng)域的質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 色質(zhì)聯(lián)用儀器廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和生物檢測(cè)分析領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)主要包括液相色 譜儀和質(zhì)譜儀。其中液相色譜儀用于初步處理待檢測(cè)的液體樣品，以形成較為純凈的液體 樣品。質(zhì)譜儀主要包括質(zhì)譜離子源和質(zhì)量分析器等。質(zhì)譜離子源又分為很多不同的種類， 其中電噴霧離子源包括一根帶電噴針、毛細(xì)管和給毛細(xì)管加熱的加熱裝置，帶電噴針設(shè)置 在大氣中，用于接收經(jīng)液相色譜儀處理過的較純凈的液體樣品，并將液體樣品電離氣化形 成氣態(tài)的帶電離子；毛細(xì)管一端伸入到質(zhì)譜儀內(nèi)，另一端設(shè)置在大氣中，所述質(zhì)譜儀內(nèi)與大 氣之間的氣壓差使經(jīng)電離氣化后的樣品離子形成樣品離子流，并通過所述毛細(xì)管吸入到質(zhì) 譜儀內(nèi)。傳統(tǒng)的質(zhì)譜離子源中，毛細(xì)管與質(zhì)譜儀中的質(zhì)量分析器安裝在同一中心線上，所以 離子流以直線形式飛進(jìn)質(zhì)量分析器。
[0003] 如圖1所示，毛細(xì)管2上的電壓與噴針1有一高壓電位差，可以利用一個(gè)高壓供電 電源使毛細(xì)管2與噴針1之間保持這種高壓電位差，當(dāng)然也可以通過其他方式在二者之間 保持高壓電位差。噴針1的噴口處由電場(chǎng)作用形成泰勒錐，使液體樣品轉(zhuǎn)換成大量的帶有 電荷的液滴，帶電液滴發(fā)生庫(kù)侖爆炸效應(yīng)，蒸發(fā)掉部分溶劑，變成更小的帶電霧滴；這些小 霧滴在氣流的導(dǎo)引、裹攜作用下形成樣品離子流進(jìn)入毛細(xì)管2,在毛細(xì)管2的高溫作用下小 霧滴內(nèi)的溶劑進(jìn)一步被蒸發(fā)，因此小霧滴在通過毛細(xì)管2的過程中會(huì)越來越小，最后進(jìn)入 質(zhì)量分析器4中。
[0004] 在色質(zhì)聯(lián)用儀器中，由于進(jìn)入噴針1的液體樣品太多，噴出來的液體太大，液滴初 始粒徑大，霧化效果差，故形成的帶電霧滴的尺寸較大，因此為了使質(zhì)量分析器能獲得更多 的尺寸較小的帶電離子，傳統(tǒng)的質(zhì)譜離子源中，在毛細(xì)管2外周設(shè)置了反吹氣道5,有的質(zhì) 譜離子源還在噴針1周圍設(shè)置了霧化氣，霧化氣和反吹氣道5內(nèi)的的氣體例如氮?dú)獾葘㈧F 化的液滴打碎，以將離子脫溶劑，從而獲得尺寸較小的帶電離子。但是，在每一次實(shí)驗(yàn)或者 使用中，都需要消耗很多氮?dú)庾鳛榉创禋夂挽F化氣，增加了實(shí)驗(yàn)或使用成本?，F(xiàn)有技術(shù)中另 外一種獲取尺寸較小的帶電霧滴的方法是采取所謂納升噴霧（Nanospray)的方式，即使用 很細(xì)的毛細(xì)管來實(shí)現(xiàn)電噴霧，但是由于太細(xì)的毛細(xì)管容易堵塞，這個(gè)方式比較難實(shí)現(xiàn)。納升 噴霧只能用于微小流量進(jìn)樣，與常用液相色譜儀不易匹配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種無需反吹氣和霧化氣即可形成較小尺寸帶電離子的 質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中由于需要反吹氣和霧化氣而導(dǎo)致浪費(fèi)的技術(shù) 問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種質(zhì)譜離子源，用于質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包括質(zhì)量分析器。所述質(zhì)譜 離子源包括進(jìn)樣裝置、噴針和毛細(xì)管。進(jìn)樣裝置用于接收并分流液體樣品，該進(jìn)樣裝置包 括：三通接頭、液體樣品進(jìn)液管、液體樣品出液管和廢液管，其中三通接頭具有第一接口、第 二接口、第三接口和恒壓閥；液體樣品進(jìn)液管連接于所述第一接口；液體樣品出液管連接 于所述第二接口，廢液管連接于所述第三接口，恒壓閥安裝于所述廢液管。噴針連接于所述 液體樣品出液管，通過電噴霧過程使液體樣品成為帶電離子；毛細(xì)管的一端暴露于大氣中， 并對(duì)準(zhǔn)所述噴針的出口，另一端在質(zhì)譜儀的真空腔體中，并將帶電離子引導(dǎo)到所述質(zhì)量分 析器。當(dāng)由所述液體樣品進(jìn)液管進(jìn)入所述三通接頭的液體樣品量過大時(shí)，所述恒壓閥開啟， 使多余的液體樣品由所述廢液管流出，從而使所述液體樣品出液管的壓力和流量維持在設(shè) 定值。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述恒壓閥包括：閥體、閥板和彈簧。其中所述閥體安 裝于所述廢液管；閥板可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述閥體內(nèi)；彈簧的一端連接于所述閥體，另一端 連接于所述閥板。其中，所述恒壓閥為常閉閥門，當(dāng)閥板受到的壓力大于所述彈簧的彈力 時(shí)，閥板開啟。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述質(zhì)譜離子源還包括：連接于所述廢液管端部 的廢液收集箱。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述液體樣品進(jìn)液管通過連接軟管連接于所述 第一接口；和/或所述液體樣品出液管通過連接軟管連接于所述第二接口；和/或所述廢 液管是軟管。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述液體樣品出液管的壓力維持在20?40磅/ 平方英寸范圍內(nèi)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述液體樣品出液管中液體樣品每分鐘的流量為 0. 5?10微升。
[0013] 本發(fā)明提供一種質(zhì)譜儀，包括質(zhì)量分析器和質(zhì)譜離子源，其中所述質(zhì)譜離子源是 本發(fā)明所述的質(zhì)譜離子源。
[0014] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的質(zhì)譜離子源及質(zhì)譜儀的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：本 發(fā)明中設(shè)有用于接收并分流液體樣品的進(jìn)樣裝置以及恒壓閥，在恒壓閥的控制作用下，由 液體樣品進(jìn)液管進(jìn)入三通接頭的液體樣品，只有特定量的液體樣品由液體樣品出液管進(jìn)入 噴針，而多余的液體樣品由廢液管流出。少量的液體樣品霧化更充分、更完全，能形成尺寸 更小的電帶離子，因此這些電帶離子在飛向毛細(xì)管的過程中，無需再使用反吹氣體使其尺 寸變小，故本發(fā)明的降低使用成本低。
[0015] 通過以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu) 點(diǎn)將更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1表示傳統(tǒng)的質(zhì)譜離子源的結(jié)構(gòu)示意圖，其同時(shí)表示出液體樣品被電離氣化后 飛行過程中的變化過程；
[0017] 圖2表示本發(fā)明的質(zhì)譜離子源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3表示本發(fā)明的質(zhì)譜離子源中的進(jìn)樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4表示使用本發(fā)明的質(zhì)譜儀對(duì)利血平樣品進(jìn)行分析測(cè)試的質(zhì)譜信號(hào)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只 用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021] 如圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的質(zhì)譜離子源，用于質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀包括質(zhì)量分析 器4。質(zhì)譜離子源主要包括帶電噴針1、毛細(xì)管2、給毛細(xì)管加熱的加熱裝置（圖中未示出） 以及進(jìn)樣裝置6。
[0022] 帶電噴針1可以與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)譜離子源中的帶電噴針相同。
[0023] 參見圖3,進(jìn)樣裝置6用于接收并分流液體樣品。該進(jìn)樣裝置包括：三通接頭7、液 體樣品進(jìn)液管71、液體樣品出液管72、廢液管73、廢液收集箱74和恒壓閥76。三通接頭7 可以采用任何傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，三通接頭7具有第一接口、第二接口和第三接口。液體樣品進(jìn)液 管71連接于第一接口；液體樣品出液管72連接于第二接口；廢液管73連接于第三接口，廢 液收集箱74連接于廢液管73的另一端部；恒壓閥76安裝于廢液管73。其中的液體樣品 進(jìn)液管71和液體樣品出液管72各自通過連接軟管75連接于三通接頭7的第一接口、第二 接口，這樣有利于質(zhì)譜離子源的結(jié)構(gòu)布置緊湊。同樣，廢液管73也可以采用軟管。
[0024] 噴針1連接于液體樣品出液管72,用于電離液體樣品出液管72中的液體樣品，通 過電噴霧過程使之成為帶電離子。
[0025] 毛細(xì)管2的一端暴露于大氣中，并對(duì)準(zhǔn)噴針1的出口，另一端在質(zhì)譜儀的真空腔體 內(nèi)，并對(duì)準(zhǔn)質(zhì)量分析器，并將帶電離子引導(dǎo)到質(zhì)量分析器4。
[0026] 恒壓閥76是一個(gè)常閉閥門，其作用在于：當(dāng)由所述液體樣品進(jìn)液管71進(jìn)入所述三 通接頭7的液體樣品量過大時(shí)，恒壓閥開啟，使多余的液體樣品由所述廢液管73流出，從而 使液體樣品出液管72的壓力和流量維持在設(shè)定值，例如將壓力維持在20PSI?40PSI (磅 /平方英寸）范圍內(nèi)的任一設(shè)定值。
[0027] 恒壓閥76的結(jié)構(gòu)包括閥體、閥板和彈簧。閥體安裝于所述廢液管73 ;閥板，可轉(zhuǎn) 動(dòng)地連接于閥體內(nèi)；彈簧的一端連接于閥體，另一端連接于閥板。當(dāng)閥板受到的壓力大于彈 簧的彈力時(shí)，閥板開啟，多余的液體樣品可通過恒壓閥76流入廢液箱74,從而液體樣品出 液管72的流速保持恒定，不受液體樣品進(jìn)液管71中進(jìn)樣流速影響。
[0028] 本發(fā)明的質(zhì)譜離子源中，恒壓閥根據(jù)液體樣品進(jìn)液管71的流量自動(dòng)調(diào)節(jié)分流比， 控制進(jìn)入噴針1的液體流量達(dá)到恒流，例如控制液體樣品出液管72中液體樣品每分鐘的流 量為微升級(jí)，例如〇. 5?10微升。
[0029] 本發(fā)明的質(zhì)譜離子源可以解決色質(zhì)聯(lián)用儀器中液相色譜儀與質(zhì)譜儀的銜接問題， 例如解決液相的進(jìn)樣裝置流速不均勻與離子源最佳流速不匹配的問題，一般液相的流量 是每分鐘流量為毫升（ml/min)量級(jí)的，但質(zhì)譜儀最佳進(jìn)樣流速只需要每分鐘流量為微升 (ul/min)量級(jí)的流量進(jìn)行噴霧。通過本發(fā)明的質(zhì)譜離子源，可以把液相自動(dòng)限流在某一個(gè) 特定的ul/min量級(jí)小流速，而且從而不需要再附加任何反吹氣與霧化氣，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn) 及使用成本。
[0030] 本發(fā)明的質(zhì)譜儀，包括質(zhì)譜離子源和質(zhì)量分析器4。其中的質(zhì)譜離子源即為前述本 發(fā)明的質(zhì)譜離子源，這里不再贅述。
[0031] 一般的色質(zhì)聯(lián)用儀器的靈敏度測(cè)定常采用利血平作為測(cè)試樣品，測(cè)試方法如下： 配置一定濃度的利血平（如i〇pg/μ 1)，通過液相色譜儀進(jìn)一定量樣品，以水和甲醇各50% 為流動(dòng)相（加入1%醋酸），然后做全掃描。如圖4所示，其表示使用本發(fā)明的質(zhì)譜儀對(duì)利血 平樣品進(jìn)行分析測(cè)試的質(zhì)譜信號(hào)圖。從圖4可以看出質(zhì)量數(shù)為609的主峰結(jié)構(gòu)非常清晰， 分辨率達(dá)到2000以上。609附近的610、607峰可能是雜質(zhì)或者質(zhì)量分析器上的射頻電壓不 穩(wěn)定引起的，對(duì)解讀整個(gè)譜圖來說不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性障礙。這充分說明了本發(fā)明的質(zhì)譜離子源 及質(zhì)譜儀是行之有效的。
[0032] 雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示 例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)?質(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神 和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán) 利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種質(zhì)譜離子源，用于質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包括質(zhì)量分析器，其特征在于，所述質(zhì)譜 離子源包括： 進(jìn)樣裝置（6 )，用于接收并分流液體樣品，該進(jìn)樣裝置包括： 三通接頭（7)，其具有第一接口、第二接口和第三接口； 液體樣品進(jìn)液管（71)，連接于所述第一接口； 液體樣品出液管（72)，連接于所述第二接口； 廢液管（73)，連接于所述第三接口；以及 恒壓閥（76)，安裝于所述廢液管（73); 噴針（1)，連接于所述液體樣品出液管（72)，通過電噴霧過程使液體樣品成為帶電離 子；以及 毛細(xì)管（2)，其一端暴露于大氣中，并對(duì)準(zhǔn)所述噴針（1)的出口，另一端在質(zhì)譜儀的真 空腔體中，將帶電離子引導(dǎo)到所述質(zhì)量分析器（4); 當(dāng)由所述液體樣品進(jìn)液管（71)進(jìn)入所述三通接頭（7)的液體樣品量過大時(shí)，所述恒壓 閥開啟，使多余的液體樣品由所述廢液管（73)流出，從而使所述液體樣品出液管（72)的壓 力和流量維持在設(shè)定值。
2. 如權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述恒壓閥（76)包括： 閥體，安裝于所述廢液管（73); 閥板，可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述閥體內(nèi)；以及 彈簧，一端連接于所述閥體，另一端連接于所述閥板； 其中，所述恒壓閥（76)為常閉閥門，當(dāng)閥板受到的壓力大于所述彈簧的彈力時(shí)，閥板開 啟。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述質(zhì)譜離子源還包括：連接于 所述廢液管（73 )端部的廢液收集箱（74 )。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述液體樣品進(jìn)液管（71)通過 連接軟管連接于所述第一接口。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述液體樣品出液管（72)通過 連接軟管連接于所述第二接口。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述廢液管（73)是軟管。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述液體樣品出液管（72)的壓 力維持在20?40磅/平方英寸范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜離子源，其特征在于，所述液體樣品出液管（72)中液 體樣品每分鐘的流量為〇. 5?10微升。
9. 一種質(zhì)譜儀，包括質(zhì)量分析器（4)和質(zhì)譜離子源，其特征在于：所述質(zhì)譜離子源是如 權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜離子源。
【文檔編號(hào)】H01J49/04GK104124131SQ201310143337
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】杜永光, 王后樂, 張小華, 張華 , 洪俊龍 申請(qǐng)人:北京普析通用儀器有限責(zé)任公司