一种用于质谱的采样管阵列VUV光电离源

本发明涉及质谱分析仪，尤其涉及一种用于质谱的一种采样管阵列vuv光电离源。

背景技术：

1、挥发性有机物(vocs)不仅是pm2.5和臭氧的重要前体物，而且大部分具有生物毒性，危害人民生命健康。然而环境vocs具有分布范围广、种类繁多、含量低且时空变化快等特点，对vocs监测技术提出新挑战，亟需发展超高灵敏快速监测技术。近几年兴起的vocs走航质谱技术可将vocs污染数据与地理位置对应，快速绘制区域vocs污染地图，进而实施差异化管控。电离源是走航质谱核心，其关乎质谱的灵敏度、可检测化合物种类及离子特征等。

2、走航质谱使用的软电离源主要有质子转移反应(ptr)电离源、真空紫外光电离源(vuv-pi)等。软电离技术有效解决了传统电子轰击电离(ei)技术因碎片化程度高而产生的谱峰重叠问题，谱图简单易解析，非常适用于环境vocs走航监测。针对走航监测，目前质谱电离技术还存在样品进样量较小，利用率较低的问题。环境vocs具备样品大、取之不尽的特点，而目前质谱电离源主要用于实验室分析，进样流量以及电离空间较小，一方面无法真实反应实际vocs浓度，另一方面无法对庞大的vocs样品进行有效利用。因此，可发展阵列电离源设计已匹配快速监测质谱的大流量采样和高灵敏度需求。

3、通过在专利和论文的检索，检索到的涉及质谱仪阵列电离源相关专利为：1.中国科学院大连化学物理研究所2012年12月17日申请并公开了一种阵列式光电发射电离源及其应用，该技术用于离子迁移谱，采用阵列式的光电发射电离源，大幅度提高光强，能大大提高电离区电离的离子数，有效提高离子迁移管的灵敏度；一方面改电离源设计针对离子迁移谱，另一方面，受限于离子迁移谱体积，此种阵列方式光强提升受限。2.中国科学院大连化学物理研究所2013年11月21日申请并公开了基于真空紫外光的纳米阵列修饰增强光电子发射的电离源，该发明在电极表面进行纳米金阵列修饰，利用纳米金阵列的表面等离子体共振效应，可提高真空紫外灯产生的光电子的效率，在不改变紫外灯光强的条件下增强灵敏度，提高电离源稳定性。该发明主要用于光电子或光电子诱导电离，对于单光子电离无效。另外，这两个专利的阵列电离设计均发生在采样后端，对样品利用率不够，无法有效对大样品量化合物进行有效利用。

技术实现思路

1、本发明提出一种用于质谱分析仪的采样管阵列vuv光电离源，已解决大样品利用率问题，以提升仪器瞬时灵敏度和测量准确性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种采样管阵列vuv光电离源，包括大流量采样口、阵列vuv光源采样管、vuv光源、离子传输腔体、离子传输电极组、离子引出电极和抽气泵；其特征在于：

4、以向右为x方向、向上为y方向；

5、所述样品采样口呈喇叭状或圆锥台形且沿x方向内径逐渐减小，其右端口与阵列vuv光源采样管的左端口密封连接；所述阵列vuv光源采样管为中心通孔的管状结构，沿x方向，阵列设置有4组以上的阵列vuv光窗；所述每组阵列vuv光窗均为于阵列vuv光源采样管侧壁上设置的4个圆柱型通孔，且沿圆筒形阵列vuv光源采样管径向方向中心对称设置，沿径向方向，相邻阵列vuv光窗轴线两两相互垂直设置；于光窗远离阵列vuv光源采样管的外侧设有vuv光源，vuv光源发出的光通过光窗射入阵列阵列vuv光源采样管内，所述vuv光源置于阵列vuv光源采样管外侧，且vuv光源出光口与光窗密闭相连且轴线同轴放置，且与阵列vuv光源采样管轴线垂直放置；所述样品采样口中心轴线与阵列vuv光源采样管中心轴线同轴设置；所述离子传输腔体为中空密闭圆形腔体，其左端中部设有进口，进口与阵列vuv光源采样管的右端口同轴、密封连接；离子传输腔体内部沿x方向从左到右依次设置有离子传输电极组和离子引出电极；所述离子传输电极组由三个以上的中部带有圆形通孔的平板状离子传输电极组成，各离子传输电极之间平行、中部通孔同轴且间隔放置，且沿x方向最后一个离子传输电极与离子引出电极平行、中部通孔同轴且间隔放置；离子引出电极的中部通孔与离子传输腔体外部相连通；所述抽气泵与离子传输腔体相连通，用于将未电离的中性样品抽走。

6、进一步地，大流量采样口可以是金属材质或非金属材质中的一种或二种以上，如不锈钢、铝合金或铜，peek、四氟、有机玻璃中的一种或二种以上，大流量采样口内径为0.1～10mm，样品气流速为0.1～10l/min。

7、进一步地，阵列vuv光源采样管中部通孔直径大小为2～20mm；离子传输电极中部通孔直径大小为2～20mm；离子引出电极中部通孔直径大小为0.2～5mm。

8、进一步地，沿x方向，于离子传输电极组各电极上按照电压从高到低的顺序，依次加载不同的电压(如：v1、v2、v3……)，形成大小为1～100v/cm的离子传输电场。

9、进一步地，离子引出电极与质量分析器相连，所述的质量分析器为飞行时间质量分析器、四极杆质量分析器或离子阱质量分析器。

10、进一步地，所述的vuv光源为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源；所述离子传输腔体内部气压为1～1000pa。

11、本发明通过将vuv光源和采样管巧妙结合的方式，使得样品在采样管传输的过程中一直可被vuv光源有效照射，以提升样品利用率和电离效率，从而达到vocs检测灵敏度的目的；另外，采用大流量进样口，从而提升采样浓度的准确性。本发明可有效提升质谱仪对气体样品的检测灵敏度和准确性，在大气环境快速监测，工业过程在线监测等vocs检测技术领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种采样管阵列vuv光电离源，包括大流量采样口(2)、阵列vuv光源采样管(11)、vuv光源(3)、离子传输腔体(13)、离子传输电极组(9)、离子引出电极(8)和抽气泵(5)；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的光电离源，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的光电离源，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的光电离源，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的光电离源，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的光电离源，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种用于质谱的采样管阵列VUV光电离源，包括大流量采样口、阵列VUV光源采样管、VUV光源、离子传输腔体、离子传输电极、离子引出电极和抽气泵。由于VUV光电离源的灵敏度与样品量和样品利用率密切相关，因此，为了提高VUV光电离源灵敏度，可通过增大样品量和样品利用率实现。本发明设计了一种采样管阵列VUV光电离源，通过将VUV光源和采样管巧妙结合的方式，使得样品在采样管传输的过程中一直可被VUV光源有效照射，以提升样品利用率，提升样品电离效率，从而达到VOCs检测灵敏度的目的；另外，采用大流量进样口，从而提升采样浓度的准确性。本发明可有效提升质谱仪对气体样品的检测灵敏度和准确性，在大气环境快速监测，工业过程在线监测等VOCs检测技术领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：蒋吉春,花磊,李金旭,樊志刚,李海洋
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12