一種用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種電離源，特別涉及一種用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源。
【背景技術(shù)】
[0002]可揮性發(fā)有機(jī)物以及半揮發(fā)性有機(jī)污染物在大氣環(huán)境中含量很低，但大多具有致病、致癌作用，因此有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)一直受到人們廣泛的關(guān)注。質(zhì)譜的普適性好、靈敏度高，因此近年來在線質(zhì)譜成為快速、高靈敏檢測(cè)有機(jī)污染物的重點(diǎn)發(fā)展方向。70eV電子束轟擊電離是目前揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的一種質(zhì)譜電離源，電子束轟擊電離采用熱電子發(fā)射，電子束轟擊電離燈絲區(qū)域需要加熱到300攝氏度，甚至更高，通過電場(chǎng)加速電子進(jìn)行電子轟擊電離，為了防止燈絲燒斷，電離真空度要求高，至少是10_3Pa下燈絲才能正常運(yùn)行，從而使得真空系統(tǒng)復(fù)雜；而且，由于燈絲具在高溫下運(yùn)行，氧化性化合物或者氣體會(huì)與高溫?zé)艚z反映降低電子發(fā)射能力，所以電子束轟擊電離不能用于氧化性化合物分析；最重要的是為了增加樣品的電離截面提高電子束轟擊電離電離效率，電子能量一般采用70eV，但是一般揮發(fā)性有機(jī)化合物的電離能一般不會(huì)超過lleV，因此電子束轟擊電離往往會(huì)產(chǎn)生很多的碎片離子，而得到的分子離子峰非常弱，部分化合物甚至沒有分子離子峰，從而影響母體離子的識(shí)別；大量的碎片離子降低了分析的靈敏度，碎片峰重疊也給定性分析帶來難度。真空紫外光是一種單光子軟電離技術(shù)，有機(jī)物分子電離能低于真空紫外光光子能量，有機(jī)物分子吸收一個(gè)光子產(chǎn)生分子離子，幾乎沒有碎片離子，特別適合于快速的定性定量分析。但是，商品化的真空紫外燈單位時(shí)間內(nèi)生成的光子數(shù)量比較少lO'hoton/s，儀器靈敏度低。目前還沒有能透過光子能量高于12eV的玻璃材料，因此無法將電離能高于12eV的化合物利用單光子電離。另外，高強(qiáng)度的真空紫外光光源制造成本較高，難以應(yīng)用推廣。本發(fā)明中使用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生波長(zhǎng)為120nm左右的紫外光，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的光電子，針對(duì)真空紫外光無法將電離能高于12eV的物質(zhì)電離，我們對(duì)射頻放電燈電離室進(jìn)行了改造，利用金屬的光電效應(yīng)，使真空紫外光直接照射在金屬的表面上，利用弱靜電場(chǎng)加速光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子，電子轟擊試劑氣體分子進(jìn)行電離，試劑離子電離樣品分子，實(shí)現(xiàn)高電離能樣品分子的軟電離。光電子直接從金屬表面溢出，是一種非熱電子發(fā)射源，光電子電離源避免了氧化性氣體的腐蝕作用，同時(shí)還可以提高工作氣壓。該電離源將電子束轟擊電離源的工作氣壓由0.0OlPa提高到200Pa，從而極大地提高了靈敏度。
[0003]到質(zhì)譜儀中的電離源設(shè)計(jì)，利用這種復(fù)合電離源技術(shù)提高了真空紫外光的電離化合物種類。該電離源有望成為質(zhì)譜儀器中氣體樣品分析的主流電離源(電子碰撞電離源和化學(xué)電離源)的一種替代電離源。
[0004]本發(fā)明具有待測(cè)樣品范圍廣，耐氧化，壽命長(zhǎng)，工作氣壓范圍寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在過程監(jiān)控以及污染物實(shí)時(shí)在線分析方面有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于質(zhì)譜分析的射頻電壓放電真空紫外光電離的復(fù)合電離源，在真空紫外光單光子電離中引入化學(xué)電離模式，使電離能高于光子能量的物質(zhì)分子得到有效電離。本發(fā)明射頻電壓放電真空紫外光復(fù)合電離源。
[0006]使用射頻放電的真空紫外光源照射在在金屬電極上利用光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子，然后利用電場(chǎng)將光電子引出，利用射頻電壓加速光電子，光電子電離試劑氣體分子得到試劑離子，試劑離子與樣品分子在適合的真空條件下碰撞實(shí)現(xiàn)樣品分子軟電離。本復(fù)合電離源利用射頻放電的真空紫外光源在一定電離源氣壓條件下實(shí)現(xiàn)真空紫外光電離和化學(xué)電離，拓展了射頻放電的真空紫外光源可檢測(cè)樣品的范圍。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源，由射頻放電真空紫外光源、離子傳輸光學(xué)系統(tǒng)和離子源腔組成，所述離子傳輸光學(xué)系統(tǒng)放置在離子源腔內(nèi)，離子源腔上設(shè)置連接孔，射頻放電真空紫外光源的出光口與離子源腔通過設(shè)置在離子源腔上的連接孔固定連接；
[0009]射頻放電真空紫外光源發(fā)出的真空紫外光通過設(shè)置在電離源腔體上的連接孔進(jìn)入電離源腔體內(nèi)，離子傳輸光學(xué)系統(tǒng)由離子推斥電極、離子聚焦電極和差分接口極板組成；沿真空紫外光出射方向依次設(shè)置有離子推斥電極、離子聚焦電極和差分接口極板，三者同軸、平行設(shè)置，相互之間通過絕緣墊隔離；離子推斥電極、離子聚焦電極和差分接口極板中心分別設(shè)置通孔，各個(gè)電極通孔同軸放置，紫外光從三個(gè)通孔中依次穿過，光軸與各通孔軸線重合；
[0010]離子源腔上設(shè)置試劑氣體進(jìn)樣管和樣品氣體進(jìn)樣管，所述試劑氣體進(jìn)樣管穿過電離源腔的外壁伸入在電離源腔內(nèi)部；所述樣品氣體進(jìn)樣管穿過電離源腔的外壁伸入在電離源腔內(nèi)部。
[0011]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述射頻放電真空紫外光源包括真空腔、放電電極和兩端開口的放電介質(zhì)管，放電電極為兩個(gè)圓筒形電極，分為第一圓筒電極和第二圓筒電極，第一圓筒電極和第二圓筒電極套設(shè)于管狀放電介質(zhì)管外，第一圓筒電極上施加高壓射頻電壓，第二圓筒電極接地；放電介質(zhì)管的一端為出光口，出光口端面以透明材料進(jìn)行密封，并通過設(shè)置在電離源腔體上的連接孔進(jìn)入電離源腔內(nèi)；放電介質(zhì)管另一端與真空腔相連；所述真空腔外壁上設(shè)置真空泵和放電氣體毛細(xì)管，放電氣體毛細(xì)管的一端穿過真空腔進(jìn)入放電介質(zhì)管內(nèi)部，另一端接放電氣體瓶。
[0012]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述出光口端面用氟化鎂玻璃進(jìn)行密封。
[0013]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述第二圓筒電極接地，射頻高壓放電第一圓筒電極與接地的第二圓筒電極之間的距離在5-15mm之間。
[0014]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述真空泵為干泵或膜片泵。
[0015]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述離子推斥電極和離子聚焦電極之間為試劑離子區(qū)，離子聚焦電極和差分接口極板之間為樣品離子區(qū)，離子推斥電極和差分接口極板間隔的距離為5-40mm。
[0016]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述離子推斥電極，離子聚焦電極和差分接口極板按照電壓從高到低的順序，依次加載不同的靜電電壓，該區(qū)域內(nèi)軸線方向形成大小為I?3V/cm的離子引出電場(chǎng)；距離離子推斥電極最近的圓筒電極與離子推斥電極之間的距離為2-4mm。
[0017]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，于真空腔側(cè)壁上設(shè)置有氣體出口，氣體出口與真空泵通過閥門連接，于真空腔的另一面腔體上通過真空管路連接有真空規(guī)；所述閥門為流量可調(diào)真空閥門、真空擋板閥、真空蝶閥或真空針閥中的一種。
[0018]優(yōu)選的，所述的用于質(zhì)譜分析的射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源中，所述試劑氣體進(jìn)樣管和樣品氣體進(jìn)樣管內(nèi)徑分別為Φ50?530 μ m,長(zhǎng)度分別為5?500cm,氣體進(jìn)樣流速為0.1?50mL/min，電離源腔內(nèi)的真空度維持在0.l_200Pa之間。
[0019]所述第一圓筒電極位于第二圓筒電極的上方或下方，射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源均可正常工作。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0021]本發(fā)明提供的復(fù)合電離源，通過簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)進(jìn)樣氣體和電離區(qū)工作電壓，可同時(shí)利用真空紫外光電離、化學(xué)電離兩種電離模式。待測(cè)樣品中電離能低于真空紫外光的光子能量的物質(zhì)分子可同時(shí)被真空紫外光和化學(xué)電離源電離；而電離能高于真空紫外光的光子能量的物質(zhì)分子由化學(xué)電離通過分子離子反應(yīng)電離，得到待測(cè)物質(zhì)的準(zhǔn)分子離子和少量的碎片離子。整套電離源體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，與不同的質(zhì)量分析器聯(lián)用后可大大拓展儀器可檢測(cè)樣品的范圍，在過程監(jiān)控和環(huán)境污染的在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022]圖1為射頻放電真空紫外光復(fù)合電離源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為O2試劑離子以及50ppm氯仿(CHCl3)的質(zhì)譜圖。
[0024]圖中:1為離子源腔,2為放電電極,3為放電介質(zhì)管,4為出光口，5為真空腔,6為離子推斥電極，7為離子聚焦電極，8為差分接口電極，9為試劑氣體