电喷雾离子源装置

1.本发明涉及质谱领域，具体涉及电喷雾离子源装置。


背景技术：

2.质谱分析是一种检测离子质荷比的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同质荷比的带电离子，经过加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，在质量分析器中，再利用电场和磁场使不同质荷比的离子在空间上或者时间上分离或者透过过滤的方式，再分别聚焦在检测器上而得到质谱图，进而分析并确定其质量和结构信息。
3.电喷雾离子使一种软电离方法，相较于传统质谱电离方式，它能较完整地保留待测分析分子结构，因此在生物大分子的分析上有很大的优势，另外，由于其软电离特点，能在一定程度上保留不稳定分子或高活性物种等分子结构，为有机化学反应机理研究提供了一种强有力的工具。但是很多化学反应的活性中间体存在的时间极短，在毫秒甚至微妙级，而现有的电喷雾离子源装置的反应区与电离区分开且采用较长的传输管道连接，难以检测到寿命极短的反应中间体，另外，现有的电喷雾离子源装置一般在玻璃容器中进行，难以实现在高压条件的液相反应，而且主要应用于均相催化反应，不能实现非均相的催化反应，功能比较单一，使得电喷雾离子源利用率大大减小，因此能够开发处在较短时间能检测处活性中间体且多功能的电喷雾离子源装置是目前使亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电喷雾离子源装置，以解决上述现有技术中存在的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种电喷雾离子源装置，包括壳体和管路，所述壳体设有存放反应溶液的腔室，所述管路的入口端设置于所述腔室内并与所述腔室流体连通，所述管路的出口端设置于所述腔室外并与质谱进样口配合，所述壳体上设置高压电连接端并在接通高压电时将所述反应溶液以电喷雾的形式从所述管路的所述出口端喷出，以及所述腔室内还设有过滤装置，所述过滤装置设置于所述管路的所述入口端的上游。
6.在一个实施例中，所述过滤装置由碳纤维布制成并设置于所述腔室的底部，以及所述管路为毛细管，所述过滤装置覆盖所述毛细管的所述入口端。
7.在一个实施例中，所述壳体上设置进样口和进气口，所述进样口设置于所述壳体的顶部并设置盖体，所述盖体上设置所述进气口和控制所述进气口的阀门。
8.在一个实施例中，所述腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的顶部开口形成所述进样口，所述第一腔室的底部连接于所述第二腔室的顶部，所述毛细管可拆卸连通于所述第二腔室的底部，所述过滤装置设置于所述第二腔室内。
9.在一个实施例中，所述壳体由耐压金属制成并包括可拆卸的第一部分和第二部分，所述第一腔室设置于所述第一部分，所述第二腔室设置于所述第二部分，以及所述盖体
与所述壳体的所述第一部分和/或所述壳体的所述第一部分与所述第二部分通过螺纹连接。
10.在一个实施例中，所述第一腔室或所述第二腔室设置阀门以控制所述第一腔室内的流入所述第二腔室。
11.在一个实施例中，所述高压电连接端设置于所述盖体上。
12.在一个实施例中，所述电喷雾离子源装置还包括绝缘套和加热装置，所述绝缘套设置于所述壳体的外表面，所述加热装置设置于所述绝缘套的外部。
13.在一个实施例中，所述毛细管的长度位于5
‑
20cm之间，以及所述毛细管的内径位于5
‑
200um之间。
14.在一个实施例中，所述进气口和所述进样口为设置于所述盖体顶部的同一开口并接入注射泵用于向腔室内输入反应溶液。
15.本发明的电喷雾离子源装置的腔室内设置过滤装置，壳体外设有高压电连接端，腔室集反应区和电离区于一体以实现边反应边喷雾边检测的功能，这样可以大幅度减少试样反应后到检测的时间，更有利于检测寿命较短的活性中间体，实现集反应与电离于一体的功能，而且本发明的电喷雾离子源装置不仅能够检测高压均相的液相反应，还可以检测高压非均相的催化反应，实现多功能检测。
附图说明
16.图1为本发明电喷雾离子源装置的一个实施例的示意图
17.1、壳体；2、毛细管；3、绝缘套；4、加热装置；11、腔室；111、第一腔室；112、第二腔室；12、盖体；121、进气口；122、高压电连接端；13、过滤装置；21、入口端；22、出口端；100、电喷雾离子源装置；
具体实施方式
18.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
19.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
20.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
21.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
22.本发明涉及一种电喷雾离子源装置100，如图1所示，电喷雾离子源装置100包括壳
体1和管路2，壳体1设有存放反应溶液的腔室11，管路的入口端21设置于腔室11内并与腔室11流体连通，管路的出口端22设置于腔室11外并与质谱进样口(图未示)配合，壳体1上设置高压电连接端122并在接通高压电时将反应溶液以电喷雾的形式从管路2的出口端22喷出，以及腔室11内还设有过滤装置13，过滤装置13设置于管路2的入口端21的上游。
23.壳体1上设置进样口(图未示)和进气口121，进样口设置于壳体1的顶部并设置盖体12，盖体12上设置进气口121和控制进气口121的阀门，可以理解地，进样口还可以设置于壳体1的底部或者侧部，进气口121也可以单独设置于壳体1的顶部或侧部，而且进样口和进气口121的形状也不受限制，进气口121用于冲入高压气体使试样在产生的压力作用下从毛细管2出口处喷出，高压气体可以是惰性的氮气，氩气，氦气中的一种，也可以是参与反应的氢气，二氧化碳，烷烃等的一种或几种。在图1所示的实施例中，进样口设置于壳体1的顶部，进气口121设置于盖体12的侧部，盖体12外设置外螺纹，壳体1设置内螺纹，盖体12通过螺纹连接于壳体1，且盖体12内设置配合进气口121的阀门以方便为壳体1内的反应提供惰性气体。高压电连接端122设置于盖体12的顶部，高压电连接端122还可以设置于其他位置，比如壳体1底部或者侧部等，本发明利用高压电连接端122直接连接高压电，使得腔室11内的试样形成电喷雾并通过管路直接喷出至质谱仪器的进样口，腔室11集反应和电离于一体以实现边反应和喷雾同步进行，这样可以大幅度减少试样反应后到检测的时间，更有利于检测寿命较短的活性中间体，实现集反应与电离于一体的功能。
24.壳体1可以为任意形状，优选为规则的多边形结构以方便握持，壳体1内的腔室11也可以设置成任意形状，腔室11优选为圆柱体以方便清洗。壳体1由耐压金属制成或耐压导电的其他材料制成，优选耐高压不锈钢材料，这样便于直接在壳体上连接高压电，使得装置本身既作为高压液相反应器，同时又作为质谱的电离源，藉此实现催化反应与质谱检测的同步。
25.本发明的腔室11用以放置试样、催化剂和过滤装置13，过滤装置13放置于管路2的入口端21上游以隔离催化剂，电喷雾通过管路2时，过滤装置13能够隔离固体的催化剂以防止催化剂堵塞管路2，因此本发明不仅能够检测高压均相的液相反应，包括不加入催化剂的液相反应和可溶解的均相催化剂的均相催化反应，还可以检测高压非均相的催化反应，比如加入固体催化剂的非均相催化反应，实现一个装置多种功能的用途。
26.本发明的液相反应所采用的溶剂包括极性溶剂，包括甲醇，乙醇，异丙醇，乙腈，二氯甲烷，纯水，甲酸，乙酸或其混合液。所采用的均相催化剂包括主族金属盐如醋酸钠等，无机酸碱如稀盐酸和碳酸氢铵等，贵金属无机盐如氯化钯，醋酸钯等，过渡金属配合物如四(三苯基膦)钯等；非均相催化剂包括负载型金属催化剂如钯碳，钌碳等，固体酸碱如分子筛催化剂等。
27.为了便于清洗，壳体1设置成第一部分和第二部分，腔室11也相应设置成第一腔室111和第二腔室112，第一腔室111设置于第一部分以放置试样，第二腔室112设置于第二部分以放置催化剂和过滤装置13，第一部分可拆卸地连接于第二部分，具体地，第一部分通过螺纹连接于第二部分，可以理解地，第一部分还可以通过其他方式连接于第二部分，比如通过卡合结构。
28.可选地，第一腔室111或第二腔室112设置阀门以控制第一腔室111内的试样流入第二腔室112，第二腔室112放置催化剂，第一腔室111放置试样，样品放置后将第一部分连
接于第二部分，盖上盖体12，打开阀门后第一腔室111的试样流入第二腔室112开始反应；可以理解地，也可以不设置阀门，使用过程中，将过滤装置13和催化剂设置于第二腔室112的底部，直接将第一部分连接于第二部分，将试样从进样口放入第二腔室112，盖上盖体12后开始反应。
29.第一腔室111的顶部开口形成进样口，第一腔室111的底部连接于第二腔室112的顶部，管路可拆卸地连通于第二腔室112的底部，可以理解地，管路是一次性的，可通过多种方式连通于第二腔室112内，管路可以设置于第二腔室112的底部任意位置，优选底部中间部位，管路还可以连通于第二腔室112的侧壁，管路2优选为毛细管，毛细管可以选用多种材料，比如熔融石英毛细管，去活的不锈钢毛细管，peek塑料毛细管，聚四氟乙烯塑料毛细管等，毛细管的内径和长度由反应器腔室11内部压力所决定，实验前应优化毛细管内径和长度以确保液体以适当的流速流出，毛细管优选长度在5
‑
20cm之间，内径在5
‑
200um之间。
30.可以理解地，本发明的壳体1组装后为一个完全密封的装置，将壳体1的第一部分、第二部分和盖体12组装后，关上盖体12上的阀门，安装管路2后，除了管路2可以用以喷雾外，腔室11的其余空间为密封的空间。这样当高压液相反应为连续式反应时，腔室11的进气口121还可以接入注射泵用于向腔室11内连续输入反应溶液，腔室11内液体经过高压电的电场下形成离子电喷雾并以经过管路2不断喷出，最终进入质谱仪检测分析。
31.过滤装置13设置于第二腔室112内，具体地，过滤装置13覆盖于管路2入口端21以防止催化剂颗粒堵塞取样管路2；过滤装置13可以由多种材料制成，比如石英棉、石英砂芯、脱脂棉、醋酸纤维素过滤棉或过滤布、碳纤维布或碳布、无纺布、滤纸、聚四氟乙烯过滤膜、尼龙过滤膜、氧化铝过滤膜、泡沫金属过滤片等，优选碳纤维布。
32.可选地，电喷雾离子源装置100还包括绝缘套3和加热装置4，绝缘套3设置于壳体1的外表面用以保护防止漏电，加热装置4设置于绝缘套3的外部，具体地，加热装置4沿绝缘套3外周向设置，加热装置4为可控温方式，温度范围40℃
‑
600℃之间，当然还可以根据需要设置不同温度的加热装置4。
33.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。