本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种用于质谱分析的毛细管微反应电离源，其具体结构包括，真空紫外光源、试剂离子产生腔、毛细管进样管路、毛细管微反应区、离子传输腔、静电透镜组和离子引出狭缝。本电离源利用毛细管进行离子传输及离子分子反应，一方面可以极大的降低样品和离子的损失；另一方面，细长的毛细管可提高离子分子反应时间，提高电离效率；从而可有效提高仪器对微量样品的检测灵敏度。
1.用于质谱分析的毛细管微反应电离源，包括真空紫外光源（1）、试剂分子进样管（2）、试剂离子产生腔（5）、试剂离子引出管（7）、样品进样管（8）、管路三通（9）、毛细管微反应区（10）、离子传输腔（12）、离子推斥电极（11）、静电透镜组（13）和离子引出狭缝（14）；其特征在于：试剂离子产生腔（5）为一中空密闭腔室，真空紫外光源（1）沿Y方向置于试剂离子产生腔（5）上方，Y方向为从下至上的方向，真空紫外光源（1）发出的光照射于腔室内，试剂分子进样管（2）出口沿X方向由外部穿过试剂离子产生腔（5）左侧壁面进入试剂离子产生腔（5）内部，X方向为从左至右的方向，出口气流方向与真空紫外光线（4）光的出射方向垂直；试剂离子产生腔（5）右侧壁面设有与腔室内相连通的试剂离子引出管（7），毛细管微反应区（10）为一毛细管路，试剂离子引出管（7）出口和样品进样管（8）出口分别经管路三通（9）二个接口连接至毛细管微反应区（10）进口；
离子传输腔（12）为一右端开口的中空腔室，离子传输腔（12）内部沿X方向依次设置有离子推斥电极（11）、静电透镜组（13）和离子引出狭缝（14），静电透镜组（13）由大于1个相同规格的静电圆环（16）同轴平行间隔设置组成，推斥电极（11）、静电圆环（16）和离子引出狭缝（14）均为中间设置有小孔的平板结构，并且它们平行、中心孔同轴放置；毛细管微反应区（10）出口沿X方向由外部穿过离子传输腔（12）侧壁进入离子传输腔（12）内部，毛细管微反应区（10）出口位置设置在离子推斥电极（11）与静电透镜组（13）之间；离子引出狭缝（14）与离子传输腔（12）右开口端四周边缘密封连接，离子引出狭缝（14）负责将离子引出至质量分析器（15）。
2.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
试剂离子引出管（7）、样品进样管（8）以及毛细管微反应区（10）分别是金属毛细管、PEEK毛细管或石英毛细管；长度为0.05 5m，内径为25 500μm；试剂离子引出管（7）、样品进~ ~样管（8）以及毛细管微反应区（10）外围壁面通过设置金属块、金属丝或加热带进行加热保温。
3.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
离子推斥电极（11）中间小孔直径大小为1 10mm；静电圆环（16）中间小孔直径大小为2~ ~
20mm；离子引出狭缝（14）中间小孔直径大小为0.2 2mm；离子推斥电极（11）与离子引出狭缝~（14）之间的距离为20 200mm。
4.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
于离子推斥电极（11）和离子引出狭缝（14）上按照电压从高到低的顺序，依次加载不同的电压V1、V2，在电离源内轴线方向形成大小为1 50 V/cm的离子传输电场；于静电透镜组~（13）中各静电圆环（16）上分别施加一定直流电压Vi，其中，i为静电圆环的个数，i大于1，对离子进行传输整形。
5.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
离子引出狭缝（14）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。
6.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
所述的真空紫外光源为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源。
7.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
毛细管微反应区（10）出口穿过离子推斥电极（11）中间小孔伸入至在离子推斥电极（11）与静电透镜组（13）之间。
8.根据权利要求1所述的毛细管微反应电离源，其特征在于：
试剂分子进样管（2）进口与试剂分子源相连；样品进样管（8）进口与样品源相连。
一种毛细管微反应电离源
技术领域
[0001] 本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种用于质谱分析的毛细管微反应电离源。该电离源利用毛细管进行离子传输及离子分子反应，可以降低样品和离子损失，提高离子分子反应时间，提高电离效率，从而提高仪器对微量样品的检测灵敏度。
背景技术
[0002] 真空紫外灯具有体积小，功耗低的特点。以真空紫外灯为光源的质谱电离源具有分子离子产率高、灵敏度高、寿命长、谱图简单等优点，适合于复杂样品分析及样品的在线监测，过程监控等领域。真空紫外光能够使电离能(IE)低于其光子能量的有机物分子发生软电离，特别适合于快速的定性定量分析。
[0003] 李等人(Anal.Chem.2016,88,9047-9055)采用真空紫外光电离源，并将电离区气压提升至700Pa，以提高电离区分子数密度，从而获得ppt量级检测灵敏度。同年，该团队在高气压条件下(500Pa)利用真空紫外灯电离试剂气体产生的试剂离子与样品分子发生离子分子反应，发展了基于真空紫外灯的化学电离源(Anal.Chem.2016,88,5028-5032)，该电离源可灵活选择试剂气体具有较强的选择性和较高的灵敏度。
[0004] 然而由于电离源处于真空状态，进入电离区的样品分子绝大部分被真空泵抽走，只有极少部分参与电离，从而导致样品损失严重，测量微量样品时，样品量不够；另外，化学电离的电离效率与离子分子反应时间密切相关，设法提高反应时间也是提高电离源电离效率的手段之一。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于利用毛细管进行离子传输及离子分子反应，一方面，可以极大的降低电离源的样品和离子损失；另一方面，细长的毛细管可提高离子分子反应时间，提高电离源的电离效率；从而可有效提高仪器对微量样品的检测灵敏度。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] 用于质谱分析的毛细管微反应电离源，包括真空紫外光源、试剂分子进样管、试剂离子产生腔、试剂离子引出管、样品进样管、管路三通、毛细管微反应区、离子传输腔、离子推斥电极、静电透镜组和离子引出狭缝；
[0008] 试剂离子产生腔为一中空密闭腔室，真空紫外光源沿Y方向(从下至上的方向)置于试剂离子产生腔上方，真空紫外光源发出的光照射于腔室内，试剂分子进样管出口沿X方向(从左至右的方向)由外部穿过试剂离子产生腔左侧壁面进入试剂离子产生腔内部，出口气流方向与真空紫外光线光的出射方向垂直；试剂离子产生腔右侧壁面设有与腔室内相连通的试剂离子引出管，毛细管微反应区为一毛细管路，试剂离子引出管出口和样品进样管出口分别经管路三通二个接口连接至毛细管微反应区进口；
[0009] 离子传输腔为一右端开口的中空腔室，离子传输腔内部沿X方向依次设置有离子推斥电极、静电透镜组和离子引出狭缝，静电透镜组由若干(大于1)相同规格(形状和尺寸)的静电圆环同轴平行间隔设置组成，推斥电极、静电圆环和离子引出狭缝均为中间设置有小孔的平板结构，并且它们平行、中心孔同轴放置；毛细管微反应区出口沿X方向由外部穿过离子传输腔侧壁进入离子传输腔内部，其位置设置在离子推斥电极与静电透镜组之间；离子引出狭缝与离子传输腔右开口端四周边缘密封连接，离子引出狭缝负责将离子引出至质量分析器。
[0010] 试剂离子引出管、样品进样管以及毛细管微反应区分别可以是金属毛细管、PEEK毛细管或石英毛细管；长度为0.05～5m，内径为25～500μm；试剂离子引出管、样品进样管以及毛细管微反应区(10)外围壁面可以通过设置金属块、金属丝或加热带等方式进行加热保温。
[0011] 离子推斥电极中间小孔直径大小为1～10mm；静电圆环中间小孔直径大小为2～20mm；离子引出狭缝中间小孔直径大小为0.2～2mm；离子推斥电极与离子引出狭缝之间的距离为20～200mm。
[0012] 于离子推斥电极和离子引出狭缝上按照电压从高到低的顺序，依次加载不同的电压V1、V2，在电离源内轴线方向形成大小为1～50V/cm的离子传输电场；于静电透镜组中各静电圆环上分别施加一定直流电压Vi(i为静电圆环的个数，大于1)，对离子进行传输整形。
[0013] 离子引出狭缝与质量分析器相连，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。
[0014] 所述的真空紫外光源为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源。
[0015] 毛细管微反应区出口穿过离子推斥电极中间小孔伸入至在离子推斥电极与静电透镜组之间。
[0016] 试剂分子进样管进口与试剂分子源相连；样品进样管进口与样品源相连。
[0017] 本发明提供的用于质谱分析的毛细管微反应电离源，利用毛细管进行离子传输及离子分子反应，一方面可以极大的降低样品和离子的损失；另一方面，细长的毛细管可延长离子和分子的传输时间，提高离子分子反应时间，提高电离效率；从而可有效提高仪器对微量样品的检测灵敏度。整套电离源体积小巧、结构紧凑，可以与不同质量分析器连接，环境分析、医疗诊断、食品安全检测等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0018] 图1为本发明的一种毛细管微反应电离源。
具体实施方式
[0019] 请参阅图1，为本发明用于质谱分析的毛细管微反应电离源的结构示意图，包括真空紫外光源1、试剂分子进样管2、试剂离子产生腔5、试剂离子引出管7、样品进样管8、管路三通9、毛细管微反应区10、离子传输腔12、离子推斥电极11、静电透镜组13和离子引出狭缝14；其特征在于：
[0020] 试剂离子产生腔5为一中空密闭腔室，真空紫外光源1沿Y方向(从下至上的方向)置于试剂离子产生腔5上方，真空紫外光源1发出的光照射于腔室内，试剂分子进样管2出口沿X方向(从左至右的方向)由外部穿过试剂离子产生腔5左侧壁面进入试剂离子产生腔5内部，出口气流方向与真空紫外光线4光的出射方向垂直；试剂离子产生腔5右侧壁面设有与腔室内相连通的试剂离子引出管7，毛细管微反应区10为一毛细管路，试剂离子引出管7出口和样品进样管8出口分别经管路三通9二个接口连接至毛细管微反应区10进口；
[0021] 离子传输腔12为一右端开口的中空腔室，离子传输腔12内部沿X方向依次设置有离子推斥电极11、静电透镜组13和离子引出狭缝14，静电透镜组13由若干(大于1)相同规格(形状和尺寸)的静电圆环16同轴平行间隔设置组成，推斥电极11、静电圆环16和离子引出狭缝14均为中间设置有小孔的平板结构，并且它们平行、中心孔同轴放置；毛细管微反应区10出口沿X方向由外部穿过离子传输腔12侧壁进入离子传输腔12内部，其位置设置在离子推斥电极11与静电透镜组13之间；离子引出狭缝14与离子传输腔12右开口端四周边缘密封连接，离子引出狭缝14负责将离子引出至质量分析器15。
[0022] 试剂离子引出管7、样品进样管8以及毛细管微反应区10分别可以是金属毛细管、PEEK毛细管或石英毛细管；长度为0.05～5m，内径为25～500μm；试剂离子引出管7、样品进样管8以及毛细管微反应区10外围壁面可以通过设置金属块、金属丝或加热带等方式进行加热保温。
[0023] 离子推斥电极11中间小孔直径大小为1～10mm；静电圆环16中间小孔直径大小为2～20mm；离子引出狭缝14中间小孔直径大小为0.2～2mm；离子推斥电极11与离子引出狭缝14之间的距离为20～200mm。
[0024] 于离子推斥电极11和离子引出狭缝14上按照电压从高到低的顺序，依次加载不同的电压V1、V2，在电离源内轴线方向形成大小为1～50V/cm的离子传输电场；于静电透镜组13中各静电圆环16上分别施加一定直流电压Vi(i为静电圆环的个数，大于1)，对离子进行传输整形。
[0025] 离子引出狭缝14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。
[0026] 所述的真空紫外光源为气体放电灯光源、激光光源或同步辐射光源。
[0027] 毛细管微反应区10出口穿过离子推斥电极11中间小孔伸入至在离子推斥电极11与静电透镜组13之间。
[0028] 试剂分子进样管2进口与试剂分子源相连；样品进样管8进口与样品源相连。
[0029] 具体实施时，试剂气体3通过试剂分子进样管2进入试剂离子产生腔5；真空紫外光源1发出的光照射试剂气体3并电离，产生充足的试剂离子；试剂离子与从样品进样管8进入的样品分子6经管路三通9进入毛细管微反应区10进行传输和充分的离子分子反应电离；电离后的样品离子进入离子传输腔12，并在离子推斥电极11和静电透镜组13的共同作用下通过引出狭缝14，进入质量分析器。
