本發(fā)明涉及分析儀器中的電離源及檢測(cè)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種通過(guò)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)電離樣品分子的裝置。

背景技術(shù)：

離子遷移譜，是一種氣相分離的檢測(cè)技術(shù)；其工作原理是利用大氣壓條件下弱電場(chǎng)中不同離子具有不同的遷移率，從而實(shí)現(xiàn)離子的分離和檢測(cè)；IMS的分離是基于離子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、形狀和電荷等因素，因此質(zhì)量不同或者質(zhì)量相同而結(jié)構(gòu)不同的離子可以被分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)成分的檢測(cè)；離子遷移譜技術(shù)檢測(cè)速度快，探測(cè)靈敏度高，常被用于危險(xiǎn)品、毒品、化學(xué)毒劑和大氣污染物的快速檢測(cè)。

電離源是離子遷移譜的關(guān)鍵部件，樣品只有被離子化后，才能進(jìn)入后續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析檢測(cè)；目前，離子源的種類很多，常用的有Ni63放射性離子源；通過(guò)Ni63放射源發(fā)射的β射線電離樣品，但其具有線性范圍窄、選擇性不好和放射性污染等問(wèn)題；近年來(lái)發(fā)展了很多非放射性電離源，包括光電離源、電暈放電電離源以及電噴霧電離源等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于離子遷移譜的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)離子源，該離子源能夠產(chǎn)生高純度的穩(wěn)定試劑離子，用于離子遷移譜，可有效避免放射性危害，提高離子遷移譜的安全性和穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于離子遷移譜的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)離子源，包括質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)和設(shè)置在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)后端的離子引入?yún)^(qū)；在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)前端緊鄰設(shè)有試劑離子漂移腔，在試劑離子漂移腔前端設(shè)有離子試劑離子制備區(qū)；在離子引入?yún)^(qū)后端緊鄰設(shè)有離子遷移區(qū)；所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)，包括若干組環(huán)狀電極，所述環(huán)狀電極之間設(shè)有環(huán)狀絕緣墊片，在第一個(gè)環(huán)狀電極極片處設(shè)有進(jìn)樣口；在離子反應(yīng)區(qū)處設(shè)有第二抽氣口；

進(jìn)一步的，所述試劑離子制備區(qū)為圓柱形中空腔體，所述試劑離子制備區(qū)包括放電陽(yáng)極、放電陰極和引出電極，所述放電陰極與引出電極之間設(shè)有絕緣墊片；在放電陽(yáng)極的頂部設(shè)有試劑氣體進(jìn)口；

進(jìn)一步的，所述試劑離子漂移腔，包括環(huán)狀電極結(jié)構(gòu)；在試劑離子漂移腔的環(huán)狀電極上設(shè)有第一抽氣口，所述第一抽氣口設(shè)置在與引出電極相鄰的部位；

進(jìn)一步的，在離子反應(yīng)區(qū)與離子遷移區(qū)間設(shè)有離子門；所述離子遷移區(qū)包括若干組導(dǎo)電極片，所述導(dǎo)電極片之間設(shè)有絕緣墊片，在離子遷移區(qū)的末端導(dǎo)電極片上設(shè)有漂移氣入口；離子遷移區(qū)末端設(shè)有接收電極，所述接收電極外接有放大器；

進(jìn)一步的，所述絕緣墊片為四氟絕緣墊片；

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)處的環(huán)狀電極組數(shù)至少為兩組；

進(jìn)一步的，所述試劑離子制備區(qū)(的放電陽(yáng)極、放電陰極和引出電極、試劑離子漂移腔的電極、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的電極供電電源為直流電源；

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)、離子反應(yīng)區(qū)、離子遷移區(qū)采用雙段漂移管結(jié)構(gòu)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)采用一種雙段漂移管結(jié)構(gòu)，包括從左至右依次連接的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)、離子遷移區(qū)，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；

(2)放電源利用空心陰極放電原理，供電采用直流電源，相比脈沖放電式的電暈放電、射頻供電的光電離方式更加穩(wěn)定；

(3)二次電離方式，在試劑離子制備區(qū)先產(chǎn)生初始離子，在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使樣品分子電離，減少了樣品成分直接電離時(shí)碎片多，產(chǎn)物復(fù)雜的程度；

(4)放電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有放射性安全隱患，更易產(chǎn)業(yè)化。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所述的離子源。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1.放電陽(yáng)極；2.放電陰極；3.引入電極；4.離子門；5.絕緣極片；6.導(dǎo)電極片；7.試劑氣體入口；8.第一抽氣口；9.進(jìn)樣口；10.第二抽氣口；11.漂移氣入口；12.接收電極；13.放大器；14.試劑離子制備區(qū)；15.質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)；16.離子引入?yún)^(qū)；17.離子遷移區(qū)；18.試劑離子漂移腔

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過(guò)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1所示，一種用于離子遷移譜的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)離子源，包括試劑離子制備區(qū)14、試劑離子漂移腔18、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15、離子引入?yún)^(qū)16和離子遷移區(qū)17；所述試劑離子制備區(qū)14為圓柱形中空腔體，所述試劑離子制備區(qū)14包括放電陽(yáng)極1、放電陰極2和引出電極3，放電陽(yáng)極1與放電陰極2之間設(shè)有絕緣墊片5起隔離作用，所述放電陰極2與引出電極3之間設(shè)有絕緣墊片5起隔離作用；在放電陽(yáng)極1的頂部設(shè)有試劑氣體進(jìn)口7；所述試劑離子漂移腔18，緊鄰設(shè)置試劑離子制備區(qū)14后端，包括環(huán)狀電極結(jié)構(gòu)；在試劑離子漂移腔18的環(huán)狀電極上設(shè)有第一抽氣口8，所述第一抽氣口8設(shè)置在與引出電極3相鄰部位，所述第一抽氣口8用于抽離多余的試劑氣體；所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15，緊鄰設(shè)置在試劑離子漂移腔18后部，包括若干組環(huán)狀電極，所述環(huán)狀電極之間設(shè)有環(huán)狀絕緣墊片5隔離，在第一個(gè)環(huán)狀電極極片處設(shè)有進(jìn)樣口9；所述離子引入?yún)^(qū)16，緊鄰設(shè)置在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15后部，離子反應(yīng)區(qū)16后還設(shè)有離子遷移區(qū)17，在離子反應(yīng)區(qū)16處設(shè)有第二抽氣口10；在離子反應(yīng)區(qū)16與離子遷移區(qū)17間設(shè)有離子門4；所述離子遷移區(qū)17包括若干組導(dǎo)電極片6，所述導(dǎo)電極片6之間設(shè)有絕緣墊片5，在離子遷移區(qū)17的末端導(dǎo)電極片6上設(shè)有漂移氣入口11；在離子遷移區(qū)17的末端設(shè)有接收電極12，所述接收電極12外接有放大器13；其中，所述絕緣墊片5為四氟絕緣墊片；其中，所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15處的環(huán)狀電極組數(shù)至少為兩組；其中，所述試劑離子制備區(qū)14的放電陽(yáng)極1、放電陰極2和引出電極3、試劑離子漂移腔18的電極、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15的電極供電電源為直流電源，形成梯度電壓，保證離子的有效傳輸；其中，所述質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)15、離子反應(yīng)區(qū)16、離子遷移區(qū)17采用雙段漂移管結(jié)構(gòu)；

本發(fā)明的工作原理：

試劑離子制備區(qū)：在放電陰極與放電陽(yáng)極之間施加幾百伏的直流電離電壓時(shí)，輝光放電將產(chǎn)生能量可達(dá)幾百電子伏特的高能電子；電子與試劑離子制備區(qū)內(nèi)的中性氣體分子發(fā)生碰撞并使之電離，產(chǎn)生初始離子；初始離子與中性氣體分子再次碰撞，產(chǎn)生二次或者三次離子；離子經(jīng)電場(chǎng)加速后與金屬陰極發(fā)生碰撞并釋放出二次電子；二次電子重復(fù)之前的電離過(guò)程，發(fā)生更多碰撞并最終產(chǎn)生高密度的等離子體；電子與H2O碰撞反應(yīng)的主要產(chǎn)物是H3O+，反應(yīng)過(guò)程如公式(1)和公式(2)所示：

e^-+H₂O→H₂O⁺+2e^- (1)

H₂O⁺+H₂O→H₃O⁺+OH (2)

試劑離子漂移腔：包括氣體出口，以及前后結(jié)構(gòu)共同組成的腔體；

上述反應(yīng)的最終產(chǎn)物是H3O+，其離子占比可以達(dá)到99.5％，干擾離子很少，電離效率非常高；

質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)：漂移管為密封結(jié)構(gòu)，進(jìn)行質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)和離子調(diào)節(jié)的真空腔，由絕緣四氟隔離開(kāi)的一組不銹鋼環(huán)組成，相鄰環(huán)之間串聯(lián)相同阻值的電阻，兩端加上高壓，在漂移管內(nèi)形成均勻電場(chǎng)；質(zhì)子供體為水合氫離子，水合氫離子和樣品分子在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)漂移管中發(fā)生如下反應(yīng)：

H₃O⁺+VOCs→VOCH⁺+H₂O

得到的樣品離子進(jìn)入離子引入?yún)^(qū)；

離子引入?yún)^(qū)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的真空度維持在200pa，為了保證與后面離子遷移區(qū)的串聯(lián)，此處設(shè)有抽氣口，將多余的氣體抽離，同時(shí)通過(guò)聚焦電場(chǎng)，將離子送入離子遷移區(qū)，離子通過(guò)脈沖開(kāi)啟的離子門，進(jìn)入離子遷移區(qū)，在遷移區(qū)得到分離，陸續(xù)打到放大器上被檢測(cè)。

本發(fā)明是一種基于質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的樣品分子軟電離技術(shù)，并將其用于離子遷移譜，極大提高離子遷移譜的檢測(cè)限，有利于物質(zhì)成分的分析，特別是揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。