本發(fā)明涉及化學(xué)分析技術(shù)，特別是涉及一種電噴霧離子源和質(zhì)譜儀。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)譜法是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的化學(xué)分析。而離子源是質(zhì)譜系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，其主要功能是將樣品中的分子轉(zhuǎn)化為帶電的離子，這些離子隨后能夠在質(zhì)譜儀中被操作和檢測(cè)。在各種離子源中，電噴霧離子源(esi)憑借其高穩(wěn)定性和靈敏度，且技術(shù)最為成熟等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用范圍最為廣泛。現(xiàn)有技術(shù)中的電噴霧離子源普遍存在高壓電源與樣品溶液接觸帶來(lái)殘留污染、影響樣品分析準(zhǔn)確性的問(wèn)題，以及樣品消耗量較大，進(jìn)樣操作繁瑣使分析時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，而這也增加了對(duì)分析樣品的限制，限制了質(zhì)譜分析的應(yīng)用范圍。此外，雖然為了避免接觸可以使用非接觸電極，但存在電場(chǎng)分布不均、強(qiáng)度不足、空間利用不佳和易受干擾，制約電噴霧的效率、靈敏度等多重挑戰(zhàn)。

2、需要說(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于對(duì)本申請(qǐng)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種電噴霧離子源和質(zhì)譜儀。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種電噴霧離子源，包括：

4、電極，其經(jīng)配置用于施加高壓電壓，以隔空誘導(dǎo)樣品瓶中的溶液帶電；

5、樣品瓶，用于承載待測(cè)樣品溶液，所述樣品瓶的外側(cè)或底部設(shè)置所述電極，以使所述電極能夠通過(guò)高壓電壓誘導(dǎo)所述樣品瓶中的溶液產(chǎn)生電噴霧；

6、毛細(xì)管，其插入所述樣品瓶中并用于吸取所述樣品瓶中的溶液至所述毛細(xì)管的噴霧發(fā)射尖端，通過(guò)所述毛細(xì)管的發(fā)射尖端產(chǎn)生電噴霧。

7、進(jìn)一步地，所述電極是置于所述樣品瓶的瓶壁外側(cè)的環(huán)形構(gòu)造電極和/或置于所述樣品瓶底部的薄片電極。

8、進(jìn)一步地，還包括支撐外殼，所述樣品瓶置于所述支撐外殼的凹槽中，所述電極置于所述支撐外殼內(nèi)。

9、進(jìn)一步地，所述環(huán)形構(gòu)造電極以嵌入或者包埋的形式置于所述支撐外殼內(nèi)。

10、進(jìn)一步地，所述支撐外殼的凹槽的側(cè)壁中設(shè)置有隔層，所述環(huán)形構(gòu)造電極嵌置于所述隔層內(nèi)，優(yōu)選為螺旋環(huán)形構(gòu)造，并在所述樣品瓶的高度方向上延伸并環(huán)繞樣品瓶。

11、進(jìn)一步地，所述支撐外殼上設(shè)置有固定結(jié)構(gòu)，用于固定在移動(dòng)平臺(tái)或固定裝置上從而間接固定所述毛細(xì)管的位置。

12、進(jìn)一步地，所述環(huán)形構(gòu)造電極與所述樣品瓶的瓶壁外側(cè)的最小間距不大于2cm。

13、進(jìn)一步地，所述薄片電極的面積不小于樣品瓶瓶底面積且與樣品瓶底部的最小間距不大于2cm。

14、進(jìn)一步地，所述毛細(xì)管的外徑不大于1.5mm，內(nèi)徑不大于800μm，所述毛細(xì)管的噴霧發(fā)射尖端內(nèi)徑不大于150μm。

15、一種質(zhì)譜儀，具有所述的電噴霧離子源。

16、在一些實(shí)施例中，一種簡(jiǎn)易的電噴霧離子源，包括電極、承載溶液的樣品瓶、毛細(xì)管、支撐外殼，所述毛細(xì)管插入裝有溶液的樣品瓶，底部吸取溶液至發(fā)射尖端或尖端吸取微量溶液再插入樣品瓶，毛細(xì)管內(nèi)液柱與樣品瓶溶液連通，所述樣品瓶外側(cè)或底部設(shè)置有電極，所述電極的縱向環(huán)繞下截面高度不高于樣品瓶中溶液的液面高度，將高壓電壓加在電極上，所述電極可置于支撐外殼內(nèi)，電極隔空誘導(dǎo)樣品瓶中的溶液帶電，連通溶液的毛細(xì)管尖端溶液開(kāi)始進(jìn)行噴霧。所述支撐外殼內(nèi)部可以嵌入所述樣品瓶充當(dāng)其支架，以固定位置。

17、其中，所述毛細(xì)管需充有液柱，可以是連續(xù)的液柱，也可以是包含有氣泡或空氣柱的液柱，尖端充有溶液即可。

18、所述毛細(xì)管可以選擇石英，玻璃等不同材質(zhì)，同時(shí)，也可以根據(jù)樣品的測(cè)試需求在毛細(xì)管的內(nèi)壁進(jìn)行修飾或填充，實(shí)現(xiàn)樣品的在線(xiàn)富集或除雜。

19、所述毛細(xì)管插入樣品瓶溶液的深度，角度，位置沒(méi)有限制。

20、所述樣品瓶可以是各種形狀的柱狀中空載液凹槽，可以根據(jù)樣品的測(cè)試需求對(duì)瓶的內(nèi)壁進(jìn)行修飾或添加填充物，進(jìn)行樣品的在線(xiàn)富集或除雜。

21、所述電極可以置于樣品瓶的瓶壁外側(cè)各種形狀的環(huán)形構(gòu)造；或置于底部任意形狀的薄片；亦或是兩種方式并用。

22、所述電極可以是金屬，石墨等各種材質(zhì)的導(dǎo)電材料，不考慮成本優(yōu)選導(dǎo)電性較好的材料，例如貴金屬金、鉑、銀等。

23、所述環(huán)形構(gòu)造電極的縱向環(huán)繞下端不低于樣品瓶中溶液的液面高度。

24、可以根據(jù)樣品的測(cè)試需求在毛細(xì)管的內(nèi)壁進(jìn)行修飾或填充，實(shí)現(xiàn)樣品的在線(xiàn)富集或除雜。

25、所述支撐外殼可以是絕緣的各種材料，加工方式包括但不限于3d打印，機(jī)械切割等。

26、根據(jù)待測(cè)樣品的測(cè)試需求不同，可以選用不同的使用方式。針對(duì)需要連續(xù)在線(xiàn)分析的樣品，可以將所述毛細(xì)管根部插入裝有樣品溶液的樣品瓶，吸取樣品溶液直至發(fā)射尖端；而針對(duì)需要單次測(cè)試的樣品可以將毛細(xì)管尖端插入樣品溶液中取樣，然后插入含有導(dǎo)電溶液(毛細(xì)管根部在液面以下)的樣品瓶中，導(dǎo)電液體進(jìn)入部分毛細(xì)管形成液柱且不與樣品溶液接觸。毛細(xì)管內(nèi)溶液的液柱與樣品瓶?jī)?nèi)溶液連通，所述樣品瓶外側(cè)(或底部)套有電極，電極放置的下截面低于瓶中溶液的液面高度，將高壓電壓加在電極上，所述電極可置于支撐外殼內(nèi)，電極隔空誘導(dǎo)樣品瓶中的液體帶電，繼而使尖端樣品溶液帶電進(jìn)行噴霧。

27、所述導(dǎo)電溶液可以是常見(jiàn)有機(jī)溶劑，水等各種可導(dǎo)電的液體。

28、本發(fā)明具有如下有益效果：

29、本發(fā)明提出一種電噴霧離子源，在樣品瓶的外側(cè)或底部設(shè)置有電極電極，間隔樣品瓶誘導(dǎo)溶液帶電，使連通溶液的毛細(xì)管尖端溶液進(jìn)行噴霧，本發(fā)明用于質(zhì)譜檢測(cè)，可以使電極免于與溶液接觸，減少分析過(guò)程中帶來(lái)的干擾，提高樣品分析準(zhǔn)確性，且樣品消耗量少。

30、本發(fā)明提供的電噴霧離子源的設(shè)計(jì)，使電極不與待測(cè)樣品直接接觸，從而可以避免切換樣品過(guò)程中帶來(lái)的殘留影響，僅需毛細(xì)管與電極配合即可實(shí)現(xiàn)，與其他電噴霧離子源相比，能夠減少分析過(guò)程中帶來(lái)的干擾，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)需注射泵和復(fù)雜的管路設(shè)備。

31、工作過(guò)程中，利用毛細(xì)管的毛細(xì)作用力自動(dòng)吸取樣品，樣品的消耗量少。通過(guò)毛細(xì)管還可以過(guò)濾含有土壤、茶葉等大顆粒固體，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)前處理，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確鑒定溶液中的分析物。

32、本發(fā)明的電噴霧離子源彌補(bǔ)常規(guī)電噴霧的缺點(diǎn)，能夠應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室質(zhì)譜和便攜性現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)譜，實(shí)現(xiàn)樣品的便捷快速分析，不僅適于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，也可用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

33、本發(fā)明實(shí)施例中的其他有益效果將在下文中進(jìn)一步述及。

技術(shù)特征：

1.一種電噴霧離子源，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述電極是置于所述樣品瓶的瓶壁外側(cè)的環(huán)形構(gòu)造電極和/或置于所述樣品瓶底部的薄片電極。

3.如權(quán)利要求1或2所述的電噴霧離子源，其特征在于，還包括支撐外殼，所述樣品瓶置于所述支撐外殼的凹槽中，所述電極置于所述支撐外殼內(nèi)。

4.如權(quán)利要求3所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述環(huán)形構(gòu)造電極以嵌入或者包埋的形式置于所述支撐外殼內(nèi)。

5.如權(quán)利要求4所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述支撐外殼的凹槽的側(cè)壁中設(shè)置有隔層，所述環(huán)形構(gòu)造電極嵌置于所述隔層內(nèi)，優(yōu)選為螺旋環(huán)形構(gòu)造，并在所述樣品瓶的高度方向上延伸并環(huán)繞樣品瓶。

6.如權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述支撐外殼上設(shè)置有固定結(jié)構(gòu)，用于固定在移動(dòng)平臺(tái)或固定裝置上從而間接固定所述毛細(xì)管的位置。

7.如權(quán)利要求2所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述環(huán)形構(gòu)造電極與所述樣品瓶的瓶壁外側(cè)的最小間距不大于2cm。

8.如權(quán)利要求2所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述薄片電極的面積不小于樣品瓶瓶底面積且與樣品瓶底部的最小間距不大于2cm。

9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的電噴霧離子源，其特征在于，所述毛細(xì)管的外徑不大于1.5mm，內(nèi)徑不大于800μm，所述毛細(xì)管的噴霧發(fā)射尖端內(nèi)徑不大于150μm。

10.一種質(zhì)譜儀，其特征在于，具有如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的電噴霧離子源。

技術(shù)總結(jié)
一種電噴霧離子源和質(zhì)譜儀，包括：電極，其經(jīng)配置用于施加高壓電壓，以隔空誘導(dǎo)樣品瓶中的溶液帶電；樣品瓶，用于承載待測(cè)樣品溶液，所述樣品瓶的外側(cè)或底部設(shè)置所述電極，以使所述電極能夠通過(guò)高壓電壓誘導(dǎo)所述樣品瓶中的溶液產(chǎn)生電噴霧；毛細(xì)管，其插入所述樣品瓶中并用于吸取所述樣品瓶中的溶液至所述毛細(xì)管的噴霧發(fā)射尖端，通過(guò)所述毛細(xì)管的發(fā)射尖端產(chǎn)生電噴霧。本發(fā)明用于質(zhì)譜檢測(cè)，可以使電極免于與溶液接觸，減少分析過(guò)程中帶來(lái)的干擾，提高樣品分析準(zhǔn)確性，且樣品消耗量少。該電噴霧離子能夠應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室質(zhì)譜以及便攜性現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)譜，實(shí)現(xiàn)樣品的便捷快速分析。

技術(shù)研發(fā)人員：余泉,孫爽,李星輝,王曉浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19