用于質(zhì)譜的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及質(zhì)譜分析儀器，具體的說(shuō)是一種用于質(zhì)譜的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源。本電離源將真空紫外光電離技術(shù)與臭氧誘導(dǎo)解離技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展了一種新的真空紫外光電離與臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離技術(shù)，該技術(shù)不僅可以直接測(cè)量混合烯烴、多烯烴的濃度，而且可以區(qū)分烯烴異構(gòu)體種類和數(shù)目，同時(shí)給出烯烴異構(gòu)體中雙鍵位置的信息。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)鏈烯烴廣泛用于生產(chǎn)可降解烷基苯表面活性劑、增塑劑和脂肪醇等。直鏈烷烴的催化脫氫是生產(chǎn)直鏈烯烴的主要方法，但產(chǎn)物中有烯烴、多烯烴等，傳統(tǒng)方法難以快速分析這些產(chǎn)物，無(wú)法確定烯烴異構(gòu)體及其雙鍵位置的信息。
[0003]真空紫外燈電離源具有體積小，功耗低，靈敏度高，壽命長(zhǎng)，譜圖簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合于復(fù)雜樣品分析及樣品的在線監(jiān)測(cè)，過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。真空紫外光能夠使電離能(IE)低于其光子能量10.6eV的有機(jī)物分子發(fā)生軟電離，利用這種單光子電離質(zhì)譜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)鏈烯烴、多烯烴的軟電離，直接測(cè)量烯烴和多烯烴的濃度。但是真空紫外光電離無(wú)法區(qū)分由雙鍵位置不同形成的同分異構(gòu)體，也無(wú)法確定每一種構(gòu)體中雙鍵的位置。
[0004]2006年,澳大利亞的Blanksby教授用ESI質(zhì)譜研究不飽和脂肪酸磷酸酯實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)電噴霧電離中產(chǎn)的臭氧分子能使磷脂離子中的雙鍵解離，產(chǎn)生特征的碎片離子:醛離子或Criegee過(guò)氧中間體離子。利用母體離子與碎片離子的分子量差，可以直接推測(cè)不飽和脂肪酸磷脂中雙鍵的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新的真空紫外光電離與臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離技術(shù)，該技術(shù)不僅可以直接測(cè)量混合烯烴、多烯烴的濃度，而且可以區(qū)分烯烴異構(gòu)體種類和數(shù)目，同時(shí)給出烯烴異構(gòu)體中雙鍵位置的信息。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]用于質(zhì)譜的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源，包括一中空筒體，筒體左側(cè)壁面上設(shè)有光窗，于左側(cè)光窗的筒體外部設(shè)有真空紫外燈，真空紫外燈發(fā)出的紫外光經(jīng)光窗入射至筒體內(nèi)，于筒體左側(cè)設(shè)有一個(gè)以上的同軸圓環(huán)狀電極或一個(gè)以上中部帶有同軸圓形通孔的平板電極作為光電離傳輸電極，形成光電離區(qū)，筒體中部設(shè)有射頻傳輸桿，形成射頻傳輸區(qū)，于筒體右側(cè)設(shè)有一個(gè)以上的同軸圓環(huán)狀電極或一個(gè)以上中部帶有同軸圓形通孔的平板電極作為誘導(dǎo)解離傳輸電極，形成誘導(dǎo)解離區(qū)；筒體右側(cè)壁面上設(shè)有離子出口。
[0008]于光電離區(qū)和射頻傳輸區(qū)之間、以及射頻傳輸區(qū)和誘導(dǎo)解離區(qū)之間分別設(shè)有隔板，隔板將筒體內(nèi)的光電離區(qū)、射頻傳輸區(qū)、誘導(dǎo)解離區(qū)分隔成三個(gè)互不連通的腔室，于光電離區(qū)和射頻傳輸區(qū)之間、以及射頻傳輸區(qū)和誘導(dǎo)解離區(qū)之間的隔板中部均設(shè)有通孔，分另IJ為光電離限流孔、射頻傳輸限流孔；光窗、兩個(gè)隔板上的通孔、光電離傳輸電極的圓形通孔、誘導(dǎo)解離傳輸電極的圓形通孔和離子出口均同軸；
[0009]—樣品進(jìn)樣管的出口端設(shè)置于筒體內(nèi)的光窗與光電離傳輸電極之間的光電離區(qū)，樣品進(jìn)樣管的進(jìn)口端穿過(guò)筒體的側(cè)壁面與樣品源相連；
[0010]一臭氧進(jìn)樣管的出口端設(shè)置于射頻傳輸桿和誘導(dǎo)解離傳輸電極之間的誘導(dǎo)解離區(qū)內(nèi)，臭氧進(jìn)樣管的進(jìn)口端穿過(guò)筒體的側(cè)壁面與臭氧源相連。
[0011]光電離區(qū)、射頻傳輸區(qū)、誘導(dǎo)解離區(qū)所在筒體的側(cè)壁面上均開有通孔，通孔與真空計(jì)和真空泵相連接。
[0012]真空紫外燈置于光電離區(qū)外部，沿真空紫外燈光線出射方向依次設(shè)置有光電離傳輸電極、光電離限流孔、射頻傳輸桿、射頻傳輸限流孔、臭氧進(jìn)樣管、誘導(dǎo)解離傳輸電極以及離子出口 ；
[0013]光窗、二個(gè)隔板上的通孔、光電離傳輸電極、誘導(dǎo)解離傳輸電極和離子出口均同軸是指光窗、兩個(gè)隔板上的通孔、離子出口均與光電離傳輸電極和誘導(dǎo)解離傳輸電極的圓環(huán)狀電極同軸或與平板電極的圓形通孔同軸。
[0014]光電離區(qū)中，光電離傳輸電極為兩個(gè)以上的中間設(shè)置有通孔的平板電極結(jié)構(gòu)，并且兩個(gè)以上平板電極平行、絕緣、通孔同軸放置；樣品進(jìn)樣管置于真空紫外燈和光電離傳輸電極之間；
[0015]誘導(dǎo)解離區(qū)中，誘導(dǎo)解離傳輸電極為兩個(gè)以上的中間設(shè)置有通孔的平板電極結(jié)構(gòu)，并且兩個(gè)以上平板電極平行、絕緣、通孔同軸放置；臭氧樣品進(jìn)樣管置于射頻傳輸限流孔和誘導(dǎo)傳輸電極之間。
[0016]射頻傳輸區(qū)中，射頻傳輸桿中心軸與光電離傳輸電極同軸設(shè)置，即射頻傳輸桿中心軸與光電離傳輸電極的圓環(huán)狀電極同軸或與平板電極的圓形通孔同軸。
[0017]光電離傳輸電極材料為不銹鋼等金屬或者鍍了金屬的極片；構(gòu)成光電離傳輸電極的圓環(huán)狀電極或平板電極數(shù)量為一片或者兩片以上；圓環(huán)狀電極或平板電極通孔的內(nèi)徑為I ?50mm ；
[0018]誘導(dǎo)解離傳輸電極材料為不銹鋼等金屬或者鍍了金屬的極片；構(gòu)成誘導(dǎo)解離傳輸電極的圓環(huán)狀電極或平板電極數(shù)量為一片或者兩片以上；圓環(huán)狀電極或平板電極通孔的內(nèi)徑為I?50mm。
[0019]射頻傳輸區(qū)中射頻傳輸桿為四級(jí)桿、六極桿或八極桿，長(zhǎng)度為50mm?200mm ;所施加的射頻峰峰值Vp p = 50?500V，射頻頻率為f = 0.5?5MHz。
[0020]于兩個(gè)以上光電離傳輸電極上沿光的輸方向按照從高到低依次施加不同軸向電壓，在光電離區(qū)軸線方向上形成大小為5?500V/cm的傳輸電場(chǎng)，電場(chǎng)可以是均勻的，或是非均勻的；
[0021]于光誘導(dǎo)傳輸電極上沿光的輸方向按照從高到低依次施加不同軸向電壓，在誘導(dǎo)解離區(qū)軸線方向上形成大小為5?500V/cm的傳輸電場(chǎng)，電場(chǎng)可以是均勻的，或是非均勻的。
[0022]光電離限流孔、射頻傳輸限流孔和離子出口小孔直徑為0.5?5mm ;
[0023]光電離區(qū)工作氣壓為I?10pa ;射頻傳輸區(qū)工作氣壓為0.1?1pa ;射頻誘導(dǎo)解離區(qū)工作氣壓為I?lOOpa。
[0024]經(jīng)過(guò)光電離或者誘導(dǎo)解離得到的離子通過(guò)離子出口直接引入到質(zhì)量分析器中；所述的質(zhì)量分析器為飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、四級(jí)桿質(zhì)量分析器或離子阱質(zhì)量分析器。
[0025]本發(fā)明提供的用于質(zhì)譜分析的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源，將真空紫外光電離技術(shù)與臭氧誘導(dǎo)解離技術(shù)相結(jié)合，使樣品分子首先在光電離區(qū)被真空紫外光電離成分子離子；其次通過(guò)射頻多極桿傳輸，射頻傳輸區(qū)的設(shè)計(jì)一方面通過(guò)真空泵將未電離的烯烴分子盡可能抽走，可以有效避免未電離的烯烴進(jìn)入臭氧誘導(dǎo)解離區(qū)與臭氧發(fā)生連鎖的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物，另一方面三個(gè)區(qū)可以實(shí)現(xiàn)光電離區(qū)和臭氧誘導(dǎo)解離區(qū)的氣壓、電場(chǎng)條件等的單獨(dú)、靈活的控制。射頻傳輸相對(duì)于靜電傳輸，優(yōu)勢(shì)在于可以工作在較高氣壓(0.1?1pa)下，與光電離區(qū)和誘導(dǎo)解離區(qū)氣壓較接近，較容易達(dá)到。以上設(shè)計(jì)最終可以達(dá)到直接測(cè)量混合烯烴、多烯烴的濃度、區(qū)分烯烴異構(gòu)體種類和數(shù)目同時(shí)給出烯烴異構(gòu)體中雙鍵位置的信息的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的一種用于質(zhì)譜的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的電離源內(nèi)光電離區(qū)和誘導(dǎo)解離區(qū)之間采用單透鏡靜電傳輸時(shí)，不同氣壓下離子通過(guò)單透鏡的SHOON軟件模擬圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的電離源內(nèi)光電離區(qū)和誘導(dǎo)解離區(qū)之間采用射頻四極傳輸時(shí)的SnoON軟件模擬圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]本發(fā)明的用于質(zhì)譜的真空紫外光電離和臭氧誘導(dǎo)解離復(fù)合電離源，包括一中空筒體，筒體左側(cè)壁面上設(shè)有光窗17，于左側(cè)光窗17的筒體外部設(shè)有真空紫外燈1，真空紫外燈I發(fā)出的紫外光經(jīng)光窗17入射至筒體內(nèi)，于筒體左側(cè)設(shè)有一個(gè)以上的同軸圓環(huán)狀電極或一個(gè)以上中部帶有同軸圓形通孔的平板電極作為光電離傳輸電極6，形成光電離區(qū)2，筒體中部設(shè)有射頻傳輸桿7,形成射頻傳輸區(qū)3,于筒體右側(cè)設(shè)有一個(gè)以上的同軸圓環(huán)狀電極或一個(gè)以上中部帶有同軸圓形通孔的平板電極作為誘導(dǎo)解離傳輸電極9，形成誘導(dǎo)解離區(qū)4 ;筒體右側(cè)壁面上設(shè)有離子出口 20。
[0031]于光電離區(qū)2和射頻傳輸區(qū)3之間、以及射頻傳輸區(qū)3和誘導(dǎo)解離區(qū)4之間分別設(shè)有隔板，隔板將筒體內(nèi)的光電離區(qū)2、射頻傳輸區(qū)3、誘導(dǎo)解離區(qū)4分隔成三個(gè)互不連通的腔室，于光電離區(qū)2和射頻傳輸區(qū)3之間、以及射頻傳輸區(qū)3和誘導(dǎo)解離區(qū)4之間的隔板中部均設(shè)有通孔，分別為光電離限流孔18、射頻傳輸限流孔19 ;光窗17、兩個(gè)隔板上的通孔、光電離傳輸電極的圓形通孔6、誘導(dǎo)解離傳輸電極的圓形通孔9和離子出口 20均同軸；
[0032]—樣品進(jìn)樣管5的出口端設(shè)置于筒體內(nèi)的光窗17與光電離傳輸電極6之間的光電離區(qū)2，樣品進(jìn)樣管5的進(jìn)口端穿過(guò)筒體的側(cè)壁面與樣品源10相連；
[0033]一臭氧進(jìn)樣管8的出口端設(shè)置于射頻傳輸桿7和誘導(dǎo)解離傳輸電極9之間的誘導(dǎo)解離區(qū)4內(nèi)，臭氧進(jìn)樣管8的進(jìn)口端穿過(guò)筒體的側(cè)壁面與臭氧源11相連。
[0034]光電離區(qū)2、射頻傳輸區(qū)3、誘導(dǎo)解離區(qū)4所在筒體的側(cè)壁面上均開有通孔，通孔與真空計(jì)16和真空泵21相連接。
[0035]真空紫外燈I置于光電離區(qū)2外部，沿真空紫外燈I光線出射方向依次設(shè)置有光電離傳輸電極6、光電離限流孔18、射頻傳輸桿7、射頻傳輸限流孔19、臭氧進(jìn)樣管8、誘導(dǎo)解尚傳輸電極9以及尚子出口 20 ；
[0036]光窗17、二個(gè)隔板上的通孔、光電離傳輸電極(6)、誘導(dǎo)解離傳輸電極9和離子出口 20均同軸是指光窗17、兩個(gè)隔板上的通孔、離子出口 20均與光電離傳輸電極6和誘導(dǎo)解離傳輸電極9的圓環(huán)狀電極同軸或與平板電極的圓形通孔同軸。
[0037]光電離區(qū)2中，光電離傳輸電極6為兩個(gè)以上的中間設(shè)置有通孔的平板電極結(jié)構(gòu)，并且兩個(gè)以上平板電極平行、絕緣、通孔同軸放置；樣品進(jìn)樣管5置于真空紫外燈I和光電離傳輸電極6之間；
[0038]誘導(dǎo)解離區(qū)4中，誘導(dǎo)解離傳輸電極9為兩個(gè)以上的中間設(shè)置有通孔的平板電極結(jié)構(gòu)，并且兩個(gè)以上平板電極平行、絕緣、通孔同軸放置；臭氧樣品進(jìn)樣管8置于射頻傳輸限流孔