一种真空紫外灯的在线自清洁方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种真空紫外灯的在线自清洁方法，属于仪器性能优化的技术领域。具体来说就是在不影响样品正常分析检测的前提下，通入清洁气，一边对真空紫外灯清洁一边分析样品。整个过程不需要拆卸电离区擦拭真空紫外灯的光窗，操作简单，清洁效果明显。
【背景技术】
[0002]近几年来，真空紫外灯以其小巧的体积、简单的构造和较低的成本在质谱领域得到了越来越广泛的应用。其中，在电离区中的真空紫外灯发出的光强度的稳定性是仪器整体信号稳定的关键之一。实验过程中发现，影响测定过程中光强变化的原因有以下几种:
[0003]1、电离腔中的有机物(样品或泵油)，在VUV灯的作用下被电离，电离后的离子或未电离的样品分子吸附到灯头氟化镁窗口，导致窗口污染，使光透过率降低。
[0004]2、VUV灯本身由于内部放电发热以及电极溅射等，造成光发射效率降低。新灯在2000小时以内的衰减不明显，一般可以忽略这种衰减过程。
[0005]3、使用真空紫外灯进行光电子电离或化学电离时需要将光子发射在金属电极表面产生光电子，当发生光电效应的电极表面被氧化或者被有机物污染后会造成光电子发射效率降低，因此测定的光电流大小降低，导致测定得到的光强信号的衰减。一般情况下，这种信号变化很小，可以忽略。
[0006]4、文献报道真空紫外灯的光窗长期使用会导致MgF2光窗的氧化，产生MgF2Ox，使光窗透明度下降，也会导致发射的真空紫外光强度的下降。
[0007]总的来说，造成真空紫外灯光强衰减的主要原因是被检测的有机物的污染和光窗的氧化。传统的灯头清洗方法是关掉质谱仪，拆开电离源，卸下真空紫外灯，使用酒精对灯头擦拭，但是这种方法费时费力。由于灯头污染主要是由有机气体在灯窗口上的吸附造成的，如果减少这种吸附就可以减缓光衰减过程或者使光强恢复。试验中发现连续在线通入一种还原性气体高纯氧既能使氧化的MgF2光窗还原恢复一定的透明度又能通过分子碰撞等过程灯光窗减少有机物的吸附，从而实现对真空紫外灯的在线自清洁的目的。本方法操作简单，不影响样品测试的正常进行，还原气不能电离不干扰样品气谱图，清洁效果好。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种真空紫外灯的在线自清洁方法。
[0009]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0010]一种真空紫外灯的在线自清洁方法，其特征在于在线清洁，由以下步骤组成:
[0011]A.首先，打开样品气和两通阀，利用精密质量流量计调节样品气流量，样品气通过石英毛细管进入电离区；
[0012]B.其次，打开补偿气和两通阀，利用精密质量流量计调节样品气流量，补偿气通过石英毛细管进入电离区；
[0013]C.高压点亮真空紫外灯(VUV灯)，在步骤B的条件下连续在线监测样品信号强度变化趋势；
[0014]D.打开清洁气和两通阀，调节精密质量流量计，使电离区气压与步骤C中的气压一致，多余气通过出气口流出；
[0015]E.在步骤D条件下连续在线监测样品强度的变化趋势。
[0016]F.在线监测后，关闭清洁气和两通阀，调节精密质量流量计，使电离区(8)气压与步骤C中的气压一致。
[0017]补偿气与清洁气的混合气和样品气流量大于石英毛细管的进样量，多余气随管道排出。
[0018]所用清洁气为高纯氢气或氢气与惰性气体的混合气，补偿气是高纯氧气或高纯氮气。
[0019]在线监测过程中，一路进样品气，一路进清洁气和补偿气的混合气，清洁气和补偿气不影响样品气的分析检测。
[0020]本发明装置简单，安装方便，原来的样品测试装置部分不需要改变，相比酒精擦拭洗灯，大大减少了人工工作量，简化了操作。
【附图说明】
[0021]图1为真空紫外灯的在线自清洁方法的原理示意图；1_样品气；2_清洁气；3-补偿气；4，5，6_两通阀；7_石英毛细管；8_电离区；9_出气口 ；10_真空紫外灯；11，12，13_精密质量流量计。
[0022]图2为采用的飞行时间质谱仪，14-MCP探测器；15_无场飞行区；16_数据采集系统；17-真空装置。
[0023]图3为以10ppmv的苯、甲苯和二甲苯混合气为样品气,连续在线通入一定浓度的氮氢混合气测试氢气对真空紫外灯的清洗效果。
【具体实施方式】
[0024]首先，图1为一种真空紫外灯的在线自清洁方法的原理图，其特征在于在线清洁，由以下步骤组成:
[0025]A.首先，打开样品气I和两通阀6，利用精密质量流量计13调节样品气流量，样品气I通过石英毛细管7进入电离区8 ；
[0026]B.其次，打开补偿气3和两通阀5，利用精密质量流量计12调节样品气流量，补偿气3通过石英毛细管7进入电离区8 ；
[0027]C.高压点亮真空紫外灯(VUV灯)10，在步骤B的条件下连续在线监测样品信号强度变化趋势；
[0028]D.打开清洁气2和两通阀4，调节精密质量流量计11和12，使电离区8气压与步骤C中的气压一致，多余气通过出气口 9流出；
[0029]E.在步骤D条件下连续在线监测样品强度的变化趋势。
[0030]F.在线监测后，关闭清洁气2和两通阀4，调节精密质量流量计12，使电离区8气压与步骤C中的气压一致。
[0031]补偿气3与清洁气2的混合气和样品气I流量大于石英毛细管7的进样量，多余气随管道排出。
[0032]所用清洁气2为高纯氢气或氢气与惰性气体的混合气，补偿气3是高纯氧气或高纯氮气。
[0033]本方法为双路进气，一路进样品气1，一路进清洁气2和补偿气3的混合气，后两者不影响前者的分析检测。所用清洁气为体积比1:3的氮氢混合气，补偿气为高纯氮气。
[0034]图2为样品气的检测装置——单光子电离-化学电离的飞行时间质谱仪，该质谱仪采用单光子电离，为正交加速设计，以MCP探测器检测，反应流出气的一部分通过直出入微反应管内支撑筛板下方的毛细管一端进入质谱仪进行分析，其余作为废气排出。其中电离区的气压可以通过改变毛细管的内径和长度进行调节。实验中反应流出气传输部分采用的毛细管内径为200 μ m，长度约为32cm，气体流量大约15ml/min。补偿气采用高纯氮气，其与清洁气的进气毛细管内径为250 μ m，长度约为0.5m,电离区总气压维持在40.8Pa左右。
[0035]实施例1
[0036]针对本发明所述一种真空紫外灯的在线自清洁方法性能的考查，实验以10ppmv的苯、甲苯和二甲苯混合气为样品气，利用单光子电离飞行时间质谱仪测试。设定氮氢混合气的流量为30mL/min，高纯氮流量为500ml/min，苯、甲苯和二甲苯混合气的流量为50ml/min。实验中电离源的电离方式采用真空紫外单光子电离(VUV-SPI)电离方式，电离区气压维持在40.SPa左右。先是在高纯氮氢下进行采样，每个点采样时间为30s，连续采集数点，将其作为对比信号强度。之后，通入氮氢混合气与补偿气混合，电离区气压基本不变，连续在线监测10h。可以发现，通入氢气后三种物质的信号强度都有一定程度的提高，约为之前的两倍，并且在长达1h的连续在线监测中信号波动很小，三种物质信号强度的相对标准偏差分别为1.83%、1.46%和3.16%，均小于5%。说明这种在线自清洁方法清洁效果明显，能够维持真空紫外灯光强的长时间稳定性。
【主权项】
1.一种真空紫外灯的在线自清洁方法，其特征在于在线清洁，由以下步骤组成: A.首先，打开样品气(I)和两通阀(6)，利用精密质量流量计(13)调节样品气流量，样品气(I)通过石英毛细管(7)进入电离区(8)； B.其次，打开补偿气(3)和两通阀(5)，利用精密质量流量计(12)调节样品气流量，补偿气(3)通过石英毛细管(7)进入电离区(8)； C.高压点亮真空紫外灯(VUV灯)(10)，在步骤B的条件下连续在线监测样品信号强度变化趋势； D.打开清洁气(2)和两通阀(4)，调节精密质量流量计(11)和(12)，使电离区(8)气压与步骤C中的气压一致，多余气通过出气口(9)流出； E.在步骤D条件下连续在线监测样品强度的变化趋势。 F.在线监测后，关闭清洁气(2)和两通阀(4)，调节精密质量流量计(12)，使电离区(8)气压与步骤C中的气压一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 补偿气(3)与清洁气(2)的混合气和样品气(I)流量大于石英毛细管(7)的进样量，多余气随管道排出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 所用清洁气(2)为高纯氢气或氢气与惰性气体的混合气，补偿气(3)是高纯氧气或高纯氮气。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 在线监测过程中，一路进样品气(1)，一路进清洁气(2)和补偿气(3)的混合气，清洁气(2 )和补偿气(3 )不影响样品气(I)的分析检测。
【专利摘要】本发明提供了一种真空紫外灯的在线自清洁方法，属于单光子电离飞行时间质谱仪的性能优化与维护技术领域，该方法针对真空紫外灯长期使用后光强发生衰减的问题设计得到，主要过程是当真空紫外灯光窗被有机物污染或氧化等导致光强衰减时，在线中等真空下向光窗表面通入一定浓度的氢氧混合气，并且不影响试验的正常进行。由于氢气的强还原性，会在一定程度上使氧化的光窗表面得到复原。另外氢氧混合气还会产生氢氧自由基，与光窗表面粘附的碳氢化合物反应得到易挥发的有机物而从光窗脱附。基于以上过程实现对真空紫外灯的在线自清洁，无需拆卸装置，不影响试验的正常进行，对采集的谱图无干扰，具有操作方便、方法简单、性能稳定可靠、使用寿命长的特点。
【IPC分类】G01N27-64, B08B5-02
【公开号】CN104707816
【申请号】CN201310690976
【发明人】李海洋, 谢园园, 陈平, 花磊, 侯可勇, 赵无垛, 陈文东
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月13日