一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及質(zhì)譜裝置技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種可對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性測(cè)量的質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)譜分析是先將物質(zhì)離子化，按離子的質(zhì)荷比分離，然后測(cè)量各種離子譜峰的強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)分析目的的一種分析方法。離子源是質(zhì)譜儀器最主要的組成部件之一，其作用是使被分析的物質(zhì)電離成為離子，并將離子會(huì)聚成有一定能量和一定幾何形狀的離子束。
[0003]質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜是通過水合氫離子與樣品分子反應(yīng)，使樣品獲得一個(gè)質(zhì)子，從而形成一種樣品加氫離子的電離源。質(zhì)子轉(zhuǎn)移電離源具有靈敏度高，軟電離等特性，在痕量有機(jī)化合物檢測(cè)方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。文獻(xiàn)Internat1nal Journal of Mass Spectrometry149:609-619，公開了一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜裝置。然而，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀由于剛剛進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域，其質(zhì)譜圖庫較少，且存在沒有權(quán)威性的譜圖數(shù)據(jù)等信息的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜及其使用方法，以解決對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性測(cè)量的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀，包括:離子源、離子選擇器、色譜柱、儲(chǔ)氣罐、離子光學(xué)系統(tǒng)、TOF源和射頻離子漏斗，所述離子源包括軟電離源和非化學(xué)電離源；
[0007]還包括試劑氣體入口和進(jìn)樣口 ；
[0008]所述離子選擇器三面開口，允許離子流從兩個(gè)方向進(jìn)入，其中垂直于出口的入射離子流在所述離子選擇器的內(nèi)電場(chǎng)作用下，發(fā)生90°偏轉(zhuǎn)達(dá)到與出口軸線平行的角度，并從出口處流出；
[0009]所述儲(chǔ)氣罐與所述色譜柱的入口連接，所述色譜柱與所述非化學(xué)電離源的入口連接，所述軟電離源和所述非化學(xué)電離源的離子出口通道共同連接到所述離子選擇器上，所述離子選擇器的出口連接到所述離子光學(xué)系統(tǒng)的入口處，所述離子光學(xué)系統(tǒng)的出口連接到所述TOF源的入口處。
[0010]優(yōu)選地，所述軟電離源和所述射頻離子漏斗串行連接，并通過所述射頻離子漏斗連接在所述離子選擇器上，所述非化學(xué)電離源連接在所述離子選擇器的另一個(gè)入口處，所述軟電離源與所述非化學(xué)電離源在空間的相對(duì)位置為相互垂直。
[0011]優(yōu)選地，所述離子選擇器采用四極桿原理，其與非化學(xué)電離源和射頻離子漏斗的連接角度選自90°、180。和270。中的一種。
[0012]優(yōu)選地，所述非化學(xué)電離源和所述射頻離子漏斗的離子射出束流軸線，分別正對(duì)所述離子選擇器的正向和側(cè)面的離子入射中心。
[0013]優(yōu)選地，被測(cè)樣品經(jīng)過三通電磁閥選擇，進(jìn)入所述軟電離源的所述進(jìn)樣口或者所述儲(chǔ)氣罐。
[0014]優(yōu)選地，采用外部部件完成離子源真空度的分配，確保所述軟電離源的低真空度與所述非化學(xué)電離源的高真空度協(xié)調(diào)工作，互不影響，其中所述軟電離源的真空度在0.1?5mbar之間。
[0015]優(yōu)選地，在所述軟電離源、所述非化學(xué)電離源、所述離子選擇器、所述離子光學(xué)系統(tǒng)、所述TOF源和所述射頻離子漏斗內(nèi)均保持負(fù)壓狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選地，所述軟電離源、所述非化學(xué)電離源、所述離子選擇器、所述離子光學(xué)系統(tǒng)、所述TOF源、所述射頻離子漏斗的內(nèi)壓力關(guān)系為:所述軟電離源 > 所述射頻離子漏斗 > 所述非化學(xué)電離源 > 所述離子選擇器 > 所述離子光學(xué)系統(tǒng) > 所述TOF源。
[0017]一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀的使用方法，包括以下步驟:
[0018]I)進(jìn)樣:使樣氣以微正壓狀態(tài)進(jìn)入進(jìn)樣口，三通閥首先讓樣氣充滿儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐被充滿后，由儲(chǔ)氣罐輸出樣氣，進(jìn)入色譜柱進(jìn)行色譜分離過程，此時(shí)，三通閥切換，讓樣氣進(jìn)入軟電離源，并準(zhǔn)備進(jìn)行質(zhì)譜分析；
[0019]2)同步分析:對(duì)進(jìn)入軟電離源后的樣氣完成質(zhì)譜分析，首先得出物質(zhì)的分子峰譜圖，并將譜圖存入數(shù)據(jù)處理裝置備用，經(jīng)過色譜柱分離的物質(zhì)在分析過程中，進(jìn)入非化學(xué)電離源，并對(duì)進(jìn)入非化學(xué)電離源后的樣氣完成分析(包括但不限于GCMS原理)，各物質(zhì)的種類及濃度完全確定；
[0020]3)物質(zhì)認(rèn)定:參考非化學(xué)電離源系統(tǒng)分析得出的物質(zhì)種類和濃度，將分析結(jié)果定義給軟電離源質(zhì)譜系統(tǒng)；
[0021]4)譜庫建立:質(zhì)譜系統(tǒng)自動(dòng)將每一次測(cè)試中定義給軟電離源質(zhì)譜系統(tǒng)的物質(zhì)及濃度，與軟電離源質(zhì)譜系統(tǒng)實(shí)測(cè)的譜圖建議對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成譜庫。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟2)的同步分析，其中，進(jìn)行所述軟電離源分析時(shí)，樣品依次經(jīng)由所述軟電離源、所述射頻離子漏斗后，進(jìn)入所述離子選擇器，此時(shí)所述離子選擇器的工作模式為允許通過所述軟電離源的離子，拒絕所述非化學(xué)電離源的離子，離子直接穿過所述離子選擇器后進(jìn)入所述離子光學(xué)系統(tǒng)完成離子聚焦整形，聚焦離子直接進(jìn)入TOF源完成質(zhì)量分析，分析后的譜圖經(jīng)處理、保存并使用；
[0023]進(jìn)行非化學(xué)電離源分析時(shí)，樣品首先進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，進(jìn)行預(yù)備，隨后進(jìn)入色譜柱，進(jìn)行氣相色譜分離，分離后的物質(zhì)進(jìn)入非化學(xué)電離源，在此進(jìn)行電離，電離后得到的離子進(jìn)入離子選擇器，此時(shí)離子選擇器的工作模式為允許通過非化學(xué)電離源的離子，拒絕軟電離源的離子，離子經(jīng)離子選擇器轉(zhuǎn)向后，進(jìn)入離子光學(xué)系統(tǒng)完成離子聚焦整形，聚焦離子直接進(jìn)入TOF源完成質(zhì)量分析，質(zhì)量分析得到的圖譜由行業(yè)內(nèi)的權(quán)威譜庫(例如NIST庫)進(jìn)行分析。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀采用兩種電離源對(duì)同一樣品進(jìn)行檢測(cè)，可分別對(duì)被測(cè)樣品氣體進(jìn)行軟電離和非化學(xué)電離，從而可以借助已有權(quán)威譜庫來快速完成軟電離源質(zhì)譜系統(tǒng)的譜庫建立工作。而且兩個(gè)電離源是分時(shí)工作的，其借助離子選擇器，可以共用飛行時(shí)間質(zhì)量分析器完成質(zhì)量分析。由于采用了色譜柱，樣氣經(jīng)色譜柱進(jìn)行氣相色譜分離處理后進(jìn)入非化學(xué)電離源進(jìn)行電離，從而可以利用NIST庫等權(quán)威譜庫進(jìn)行分析。因此，本發(fā)明質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀，通過將色譜柱和EI源與PTR-TOF-MS聯(lián)合使用，解決了譜庫建立、物質(zhì)自動(dòng)識(shí)別等問題，即解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺乏權(quán)威物質(zhì)定性譜庫的問題，提高了質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜的應(yīng)用范圍，提供了一種快速建立質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜庫的途徑。
[0025]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明。并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1、軟電離源；2、非化學(xué)電離源；3、離子選擇器；4、色譜柱；5、儲(chǔ)氣罐；6、離子光學(xué)系統(tǒng)；7、TOF源；8、試劑氣體入口 ；9、射頻離子漏斗；10、進(jìn)樣口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出本發(fā)明實(shí)施例一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)，包括離子源、離子選擇器3、色譜柱4、儲(chǔ)氣罐5、離子光學(xué)系統(tǒng)6、TOF源7和射頻離子漏斗9，還設(shè)有試劑氣體入口 8和進(jìn)樣口 10。
[0029]所述儲(chǔ)氣罐5與所述色譜柱4的入口連接，所述色譜柱4與所述非化學(xué)電離源2的入口連接，所述軟電離源I和所述非化學(xué)電離源2的離子出口通道共同連接到所述離子選擇器3上，所述離子選擇器3的出口連接到所述離子光學(xué)系統(tǒng)6的入口處，所述離子光學(xué)系統(tǒng)6的出口連接到所述TOF源7的入口處。
[0030]所述離子源有兩個(gè)，包括軟電離源I和非化學(xué)電離源2，兩個(gè)電離源可分別對(duì)被測(cè)樣品氣體進(jìn)行軟電離或非化學(xué)電離。兩個(gè)電離源是分時(shí)工作的，這是因?yàn)椴捎昧司哂羞x擇離子流能力的離子選擇器3，從而使不同來源的離子流都可以直接進(jìn)入TOF質(zhì)量7，因此可共用飛行時(shí)間質(zhì)量分析器7。被測(cè)樣品經(jīng)過三通電磁閥選擇，可以分別進(jìn)行軟電離分析(質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜分析)或者非化學(xué)電離源質(zhì)譜分析(通常為EI源)。所述軟電離源I與所述非化學(xué)電離源2在空間的相對(duì)位置為相互垂直。
[0031]軟電離源1，可選自:質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)(PTR)源、化學(xué)電離(Cl)源、電噴霧離子源(ESI)、大氣壓化學(xué)電離源(APCI)、場(chǎng)解吸源(FD)、基質(zhì)輔助激光脫附電離離子源(MALDI)、實(shí)時(shí)直接分析離子源(DART)等。
[0032]非化學(xué)電離源2，可選自:電子轟擊源(EI)、誘導(dǎo)耦合等離子體電離源(ICP)、場(chǎng)致電離源(FI)、(表面)脫附電噴霧電離離子源(DESI)、快原子轟擊源(FAB)、高能粒子轟擊電離源(HEP)等。
[0033]所述離子選擇器3三面開口，允許離子流從兩個(gè)方向進(jìn)入，其中垂直于出口的入射離子流在所述離子選擇器3的內(nèi)電場(chǎng)作用下，發(fā)生90°偏轉(zhuǎn)達(dá)到與出口軸線平行的角度，并從出口處流出。所述軟電離源I通過射頻離子漏斗9連接在離子選擇器3上，而非化學(xué)電離源2連接在離子選擇器3的另一個(gè)入口處，軟電離源I和非化學(xué)電離源2的離子出口通道共同連接到所述離子選擇器3上。所述離子選擇器3采用四極桿原理，其與非化學(xué)電離源2和射頻離子漏斗9的連接角度選自90°、180°和270°中的一種。所述離子選擇器3的進(jìn)氣接口錐孔徑不同，連接軟電離源I的孔小，連接非化學(xué)電離源2的孔大。
[0034]采用外