一種離子遷移譜的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子遷移譜的分析方法。在離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置一個離子消耗區(qū)。離子消耗區(qū)內(nèi)含有特定的有機(jī)試劑分子，可以選擇性地消除干擾離子，不僅提高了目標(biāo)離子的分離度，而且避免了對電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)的影響。本發(fā)明論述了該方法在檢測硫磺中的應(yīng)用。
【專利說明】一種離子遷移譜的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種離子遷移譜分析方法。以離子遷移譜為技術(shù)支持，在離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置一個離子消耗區(qū)，用于選擇性地消除干擾離子，提高分離度的同時不影響電離反應(yīng)區(qū)內(nèi)的分子-離子反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]離子遷移譜(1n Mobility Spectrometry, IMS)技術(shù)是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種分離檢測技術(shù)，與質(zhì)譜、色譜等傳統(tǒng)技術(shù)相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、分析速度快等特點(diǎn)，適于現(xiàn)場使用。離子遷移譜儀主要由電離源、離子門、遷移區(qū)和檢測器組成。離子源使樣品分子、N2、02和水蒸氣電離，產(chǎn)生的離子很容易與分子發(fā)生離子分子反應(yīng)，得到多種產(chǎn)物離子。離子在電場的驅(qū)使下通過周期性開啟的離子門進(jìn)入遷移區(qū)，與逆流的中性漂氣分子不斷地碰撞，由于這些離子在電場中具有不同的遷移速率，使得不同的離子得到分離，先后到達(dá)檢測器。
[0003]然而，MS的分辨率較低，遷移率接近的離子較難分離，譜圖中時而出現(xiàn)峰重疊的現(xiàn)象。在載氣或漂氣中選擇性地?fù)诫s有機(jī)試劑是解決這一問題的手段之一。G.A.Eiceman等(G.A.Eiceman et al., Anal.Chim.Acta, 1995, 306, 21-33)以丙麗作為慘雜劑，顯著地提高了檢測19種有機(jī)憐化合物的選擇性；R.Fernandez-Maestre等(R.Fernandez-Maestreet al.，RapidCommun.Mass Spectrom.，2012，26，2211 - 2223)通過對漂氣進(jìn)行有機(jī)溶劑的摻雜，改變了分析物的產(chǎn)物離子結(jié)構(gòu)，從而提高了峰-峰分離度。但是，當(dāng)有機(jī)試劑摻雜于載氣時，其在消除干擾離子的同時也可能抑制目標(biāo)化合物的電離；當(dāng)有機(jī)試劑添加在漂氣中時，由于離子在遷移區(qū)內(nèi)與有機(jī)試劑分子間的不斷碰撞，會促使離子峰的展寬。
[0004]為了解決摻雜有機(jī)試劑所帶來的問題，本發(fā)明在離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置離子消耗區(qū)，在離子消耗區(qū)內(nèi)添加有機(jī)試劑分子，不僅可以提高分析方法的選擇性和峰-峰分離度，而且不對電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種離子遷移譜分析方法，于離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置一個離子消耗區(qū)；離子消耗區(qū)的生成是通過在電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間通入含有有機(jī)試劑分子的氣體實現(xiàn)的。
[0006]離子遷移譜包括帶接收極的離子遷移管，靠近接收極的離子遷移管一端設(shè)有漂氣入口、遠(yuǎn)離接收極的離子遷移管一端設(shè)有載氣入口，于漂氣入口和載氣入口之間的離子遷移管上設(shè)有總出氣口；
[0007]于離子遷移管的側(cè)壁上設(shè)置有含有有機(jī)試劑分子的氣體的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口位于離子遷移管的漂氣入口和總出氣口之間，于進(jìn)氣口處的離子遷移管內(nèi)形成離子消耗區(qū)，含有有機(jī)試劑分子的氣體通過該進(jìn)氣口進(jìn)入離子消耗區(qū)內(nèi)。
[0008]遷移區(qū)和離子消耗區(qū)內(nèi)氣流方向一致，與電離反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣流方向相反；[0009]離子遷移管內(nèi)的所有氣體由總出氣口離開遷移管。
[0010]離子遷移譜為正離子模式時，有機(jī)試劑為氨、丙酮中的一種或二種以上；
[0011]離子遷移譜為負(fù)離子模式時，有機(jī)試劑為二氯甲烷、四氯化碳中的一種或二種以上。
[0012]攜帶有機(jī)試劑分子的氣體為空氣、氮?dú)庵械囊环N或二種以上。
[0013]含有有機(jī)試劑分子的氣體中有機(jī)試劑分子的摩爾濃度為0.02-5mol/L。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0014]本發(fā)明在離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置離子消耗區(qū)，在離子消耗區(qū)內(nèi)添加有機(jī)試劑分子，不僅可以提高分析方法的選擇性和峰-峰的分離度，而且不對電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)造成影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0016]圖2為該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0017]圖3為該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0018]圖4為該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖之四；
[0019]圖5為該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖之五；
[0020]圖6a為干凈空氣作載氣時的硫磺MS圖譜，圖6b為載氣中添加二氯甲烷時的硫磺IMS圖譜；
[0021]圖7為離子消耗區(qū)內(nèi)加二氯甲烷的硫磺MS圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明公開了一種的離子遷移譜分析方法，于離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置一個離子消耗區(qū)；離子消耗區(qū)的生成是通過在電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間通入含有有機(jī)試劑分子的氣體實現(xiàn)的。
[0023]離子遷移譜包括帶接收極的離子遷移管，靠近接收極的離子遷移管一端設(shè)有漂氣入口、遠(yuǎn)離接收極的離子遷移管一端設(shè)有載氣入口，于漂氣入口和載氣入口之間的離子遷移管上設(shè)有總出氣口；
[0024]于離子遷移管的側(cè)壁上設(shè)置有含有有機(jī)試劑分子的氣體的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口位于離子遷移管的漂氣入口和總出氣口之間，于進(jìn)氣口處的離子遷移管內(nèi)形成離子消耗區(qū)，含有有機(jī)試劑分子的氣體通過該進(jìn)氣口進(jìn)入離子消耗區(qū)內(nèi)。
[0025]遷移區(qū)和離子消耗區(qū)內(nèi)氣流方向一致，與電離反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣流方向相反；
[0026]離子遷移管內(nèi)的所有氣體由總出氣口離開遷移管。
[0027]離子遷移譜為正離子模式時，有機(jī)試劑為氨、丙酮中的一種或二種以上；
[0028]離子遷移譜為負(fù)離子模式時，有機(jī)試劑為二氯甲烷、四氯化碳中的一種或二種以上。
[0029]攜帶有機(jī)試劑分子的氣體為空氣、氮?dú)庵械囊环N或二種以上。
[0030]含有有機(jī)試劑分子的氣體中有機(jī)試劑分子的摩爾濃度為0.02-5mol/L。
[0031]如圖1-5所示的該方法中涉及的離子遷移管的部分結(jié)構(gòu)示意圖，I為載氣，2為電離反應(yīng)區(qū)，3為導(dǎo)電環(huán)，4為絕緣環(huán)，5為總出氣口，6為有機(jī)試劑氣體進(jìn)氣口，7為離子門，8為漂氣，9為離子消耗區(qū)。
[0032]圖1中，含有有機(jī)試劑分子的氣體進(jìn)氣口為I個，進(jìn)氣口氣流方向與總出氣口的氣流方向呈180度；
[0033]圖2中，含有有機(jī)試劑分子的氣體進(jìn)氣口為I個，進(jìn)氣口氣流方向與總出氣口的氣流方向呈O度；
[0034]圖3中，含有有機(jī)試劑分子的氣體進(jìn)氣口為2個，其中一個進(jìn)氣口氣流方向與總出氣口的氣流方向呈180度，另一個進(jìn)氣口氣流方向與總出氣口的氣流方向呈O度；
[0035]圖4中，含有有機(jī)試劑分子的氣體進(jìn)氣口為4個，4個進(jìn)氣口根據(jù)離子遷移管的中心線進(jìn)行等角度的圓周分布。
[0036]圖5中，含有有機(jī)試劑分子的氣體進(jìn)氣口為I個，設(shè)置有該進(jìn)氣口的絕緣環(huán)內(nèi)設(shè)有腔體，該腔體與進(jìn)氣口相通，并通過一系列小孔與離子消耗區(qū)相通。
[0037]樣品由載氣攜帶進(jìn)入電離反應(yīng)區(qū)被電離，所有離子在電場的作用下經(jīng)過離子消耗區(qū)，干擾離子在有機(jī)試劑分子的作用下被消除。隨后，離子通過周期性開啟的離子門進(jìn)入遷移區(qū)，按照遷移率的差異先后到達(dá)接收極。
[0038]實施例1
[0039]采用MS對S進(jìn)行檢測，載氣在干凈空氣和摻雜二氯甲烷的空氣間周期性切換，S的信號強(qiáng)度隨時間的變化如圖6a所示，S的IMS圖譜如圖6b所示。結(jié)果表明:當(dāng)載氣未摻雜二氯甲烷時，IMS的反應(yīng)離子為氧離子(圖中氯離子峰的存在是因為載氣切換為干凈空氣后，遷移管內(nèi)部仍殘留有二氯甲烷)，硫磺分子和氧離子反應(yīng)后可以生成硫離子，但是兩種離子的遷移時間很接近，出現(xiàn)了重疊峰；當(dāng)載氣中摻雜二氯甲烷時，MS的反應(yīng)離子大部分為氯離子，硫磺分子不能與氯離子反應(yīng)生成硫離子，檢測不到S的信號。
[0040]如圖7所示，當(dāng)二氯甲烷添加于離子消耗區(qū)內(nèi)時，IMS的反應(yīng)離子為氧離子，硫分子和氧離子在電離反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成硫離子后與剩余的氧離子一起進(jìn)入離子消耗區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)氧離子可以被二氯甲烷反應(yīng)殆盡，最終僅剩硫離子和氯離子進(jìn)入遷移區(qū)，因此MS圖上峰-峰的分離度得到了明顯的提高。
[0041]本發(fā)明離子消耗區(qū)內(nèi)含有特定的有機(jī)試劑分子，可以選擇性地消除干擾離子，不僅提高了目標(biāo)離子的分離度，而且避免了對電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種離子遷移譜的分析方法，其特征在于:于離子遷移管的電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間設(shè)置一個離子消耗區(qū)； 離子消耗區(qū)的生成是通過在電離反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)之間通入含有有機(jī)試劑分子的氣體實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于: 離子遷移譜包括帶接收極的離子遷移管，靠近接收極的離子遷移管一端設(shè)有漂氣入口、遠(yuǎn)離接收極的離子遷移管一端設(shè)有載氣入口，于漂氣入口和載氣入口之間的離子遷移管上設(shè)有總出氣口； 于離子遷移管的側(cè)壁上設(shè)置有含有有機(jī)試劑分子的氣體的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口位于離子遷移管的漂氣入口和總出氣口之間，于進(jìn)氣口處的離子遷移管內(nèi)形成離子消耗區(qū)，含有有機(jī)試劑分子的氣體通過該進(jìn)氣口進(jìn)入離子消耗區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于: 遷移區(qū)和離子消耗區(qū)內(nèi)氣流方向一致，與電離反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣流方向相反； 離子遷移管內(nèi)的所有氣體由總出氣口離開遷移管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于: 離子遷移譜為正離子模式時，有機(jī)試劑為氨、丙酮中的一種或二種以上； 離子遷移譜為負(fù)離子模式時，有機(jī)試劑為二氯甲烷、四氯化碳中的一種或二種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的分析方法，其特征在于:攜帶有機(jī)試劑分子的氣體為空氣、氮?dú)庵械囊环N或二種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的分析方法，其特征在于:含有有機(jī)試劑分子的氣體中有機(jī)試劑分子的摩爾濃度為0.02-5mol/L。
【文檔編號】G01N27/64GK103972020SQ201310039444
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】李海洋, 周慶華, 梁茜茜, 王新, 陳創(chuàng), 李揚(yáng), 渠團(tuán)帥, 王禎鑫, 彭麗英 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所