一种用于质谱仪电离源的离子引出装置的制作方法

本发明涉及质谱技术领域，具体涉及一种用于质谱仪电离源的离子引出装置。

背景技术：

质谱仪是一种利用样品离子的质量差异来鉴别待测样品成分的仪器，被广泛地应用到生物质、食品安全以及环境污染等检测领域。质谱仪的核心部件由电离源、质量分析器和离子探测器等组成。根据离子化的方式不同，电离源可分为电子轰击电离(ei)、化学电离(ci)和光电离等。近年来，随着真空紫外光源，尤其是真空紫外放电灯技术的发展，单光子电离(spi)技术因其电离产生的碎片离子少、价格便宜和使用方便等特点被大量应用于质谱仪器中。

然而，电离源中离子一般存在较大的空间分布，使得样品离子在引出、传输过程中存在严重损耗，降低了质谱仪的检测灵敏度。例如，真空紫外放电灯电离源往往具有较大的光斑，电子轰击电离源也具有较大的空间分布。而且，真空紫外放电灯的光强较弱，离子化效率也相对较低，如苯系物在光子能量为10.6ev处的光电离截面约为20mb(1mb＝10-18cm2)。离子在电离源引出区以及后续传输过程中的损耗将会严重降低质谱仪的检测灵敏度。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种用于质谱仪电离源的离子引出装置，用以解决现有因离子在电离源引出区以及后续传输过程中的损耗而降低质谱仪检测灵敏度的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的技术方案为:

一种用于质谱仪电离源的离子引出装置，包括阱状电极、入射电极、聚焦透镜和出射电极；

电离源与阱状电极连接，阱状电极、入射电极、聚焦透镜和出射电极依次连接。

本发明实施例进一步设置为：电离源为真空紫外放电灯，真空紫外放电灯的照射方向与阱状电极的等势面中心轴线相互垂直。

本发明实施例进一步设置为：所述阱状电极内壁为圆柱状，阱状电极上开设有五个安装孔，其中四个安装孔在阱状电极的圆周面上且绕阱状电极的中心轴线圆周阵列分布，另一个安装孔位于阱状电极远离入射电极的一端的中心位置，真空紫外放电灯与阱状电极圆周面上的其中一个安装孔连接。

本发明实施例进一步设置为：所述入射电极的中心开设有入射孔，入射孔的直径为1～6mm。

本发明实施例进一步设置为：所述入射孔的直径为2mm。

本发明实施例进一步设置为：所述入射孔的轴向长度为1～3mm。

本发明实施例进一步设置为：所述入射孔的轴向长度为1mm。

本发明实施例进一步设置为：真空紫外放电灯的照射区域横截面为圆形且直径小于6mm。

本发明实施例进一步设置为：所述阱状电极的内壁直径为20mm。

本发明实施例进一步设置为：所述阱状电极的深度为25mm。

本发明实施例具有如下优点：

1、阱状电极与小孔电极之间的渗透引出电场能够有效地引出较大电离空间内的经过电离形成的样品离子，阱状电极与小孔电极之间的等势面呈弯曲状，电场作用力方向与等势面垂直，并指向入射孔，从而极大地提高了样品离子的引出和传输效率；

2、阱状电极内壁为圆柱状，阱状电极、入射电极、聚焦透镜和出射电极均同轴分布，结构简单，易于安装。阱状电极上开设有五个安装孔，其中四个安装孔在阱状电极的圆周面上且绕阱状电极的中心轴线圆周阵列分布，另一个安装孔位于阱状电极远离入射电极的一端的中心位置，真空紫外放电灯与阱状电极圆周面上的其中一个安装孔连接。其中一个安装孔用于输入样品，其余安装孔连接真空泵用于对阱状电极内腔抽真空，避免在电离源处发生离子分子反应，减少除样品分子以外的质谱峰；

3、入射电极中心开设有入射孔，出射电极中心开设有出射孔，聚焦透镜中心开设有聚焦通道，入射孔和出射孔分别位于聚焦通道的两端且通过聚焦通道相互连通，入射孔、聚焦通道以及出射孔位于同一直线上，离子集中度更高，提高检测的灵敏度。

附图说明

图1是本发明实施例中以经过阱状电极中心轴线的平面为剖切面截得的剖面图；

图2是本发明实施例中体现电离区的等电势曲线以及离子在电场中的运动轨迹模拟示意图。

其中，

1、真空紫外放电灯；

2、阱状电极；21、安装孔；

3、入射电极；31、入射孔；

4、聚焦透镜；41、聚焦通道；

5、出射电极；51、出射孔。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

一种用于质谱仪电离源的离子引出装置，如图1所示，包括阱状电极2、入射电极3、聚焦透镜4和出射电极5；电离源与阱状电极2连接，阱状电极2、入射电极3、聚焦透镜4和出射电极5依次连接，电离源采用真空紫外放电灯1。

结合图2，图2中的a表示阱状电极2与入射电极3之间的等势面分布曲线，图2中的b表示经过电离后形成的样品离子运动轨迹，图2中的c表示真空紫外放电灯1的照射区域。

工作时，真空紫外放电灯1发射的真空紫外光照射阱状电极2内部的样品分子，使其离子化；阱状电极2和入射电极3上施加不同的电压u2和u3(例：u2＝15v和u3＝0v)，两电极之间形成渗透引出电场，弯曲的等势面依次分布于阱状电极2内部。入射电极3中心开设有入射孔31，出射电极5中心开设有出射孔51，聚焦透镜4中心开设有聚焦通道41，入射孔31和出射孔51分别位于聚焦通道41的两端且通过聚焦通道41相互连通，入射孔31、聚焦通道41以及出射孔51位于同一直线上，离子集中度更高，提高检测的灵敏度。靠近阱状电极2底部的等势面电势高，距离入射电极3越近的等势面电势越低，电场线方向与等势面垂直；空间分散的样品离子受电场力牵引，逐渐向入射孔31汇聚，并且在电场中加速通过入射孔31；在聚焦透镜4上施加负电压u4，通过调节u4使离子在聚焦通道41内进一步聚焦，质谱仪的质量分析区域与出射孔51连接，经过聚焦后的离子通过出射孔51后进入质谱仪的质量分析区域。

阱状电极2与小孔电极之间的渗透引出电场能够有效地引出较大电离空间内的经过电离形成的样品离子，阱状电极2与小孔电极之间的等势面呈弯曲状，电场作用力方向与等势面垂直，并指向入射孔31，从而极大地提高了样品离子的引出和传输效率。

现有技术中，传统的电离源往往采用两块平板电极片，形成平行引出电场，其离子引出过程中会存在严重的损耗，其主要原因在于平行引出电场会将空间分散的样品离子推斥到入射电极3上，只有其中一部分的离子可以通过入射孔31，不适合于较大电离区间情形，样品离子的引出和传输效率低。

真空紫外放电灯1的照射方向与阱状电极2的等势面中心轴线相互垂直。真空紫外光照射方向上产生的离子在沿阱状电极2轴向上的空间分布大小等于真空紫外放电灯1的照射区域横截面大小(真空紫外放电灯1的照射区域横截面为圆形且直径小于6mm)。离子在被引出电离源的过程中所获得的平动能差异较小，有利于离子在聚焦透镜4中的聚焦与传输。此外，平动能分布较小的离子还有利于垂直引入式质谱仪对样品离子信号的检测。

阱状电极2内壁为圆柱状，阱状电极2、入射电极3、聚焦透镜4和出射电极5均同轴分布，结构简单，易于安装。阱状电极2上开设有五个安装孔21，其中四个安装孔21在阱状电极2的圆周面上且绕阱状电极2的中心轴线圆周阵列分布，另一个安装孔21位于阱状电极2远离入射电极3的一端的中心位置，真空紫外放电灯1与阱状电极2圆周面上的其中一个安装孔21连接，另一个安装孔21用于输入样品，其余安装孔21用于排出阱状电极2中未电离的气体。

阱状电极2的深度(阱状电极2内腔沿轴向的长度)为25mm，阱状电极2的内径为20mm，入射孔31的直径为1～6mm，入射孔31的轴向长度为1～3mm，本实施例优选地，入射孔31的直径为2mm，入射孔31的轴向长度为1mm。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。