一種離子進(jìn)樣方法及多通道陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于質(zhì)譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及離子進(jìn)樣技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)譜分析法是通過對(duì)樣品離子質(zhì)荷比的分析而實(shí)現(xiàn)的對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量的分析方法。用來進(jìn)行質(zhì)譜分析的質(zhì)譜儀作為現(xiàn)代分析儀器的核心，是一種用于檢測物質(zhì)化學(xué)成分的高靈敏度、高分辨率的儀器，能對(duì)低含量物質(zhì)進(jìn)行痕量檢測。它首先將樣品轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子，然后通過電場將離子按照荷質(zhì)比的大小進(jìn)行分離，再測量出離子的強(qiáng)度形成質(zhì)譜圖，根據(jù)質(zhì)譜圖可以定性或定量得到物質(zhì)的化學(xué)成分，具有靈敏度高、檢測限低和定性定量能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食品安全、生命科學(xué)、醫(yī)藥檢測和環(huán)境檢測等眾多領(lǐng)域，并且仍具有獨(dú)特的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]質(zhì)量分析器作為質(zhì)譜儀的核心部件，在整個(gè)質(zhì)量分析過程中起到關(guān)鍵性作用。按照質(zhì)量分析器的種類不同可以分為四極桿質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀、飛行質(zhì)譜儀和磁質(zhì)譜儀等。離子阱質(zhì)量分析器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，具有定性分析能力強(qiáng)，靈敏度高，能夠進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于小型質(zhì)譜領(lǐng)域。
[0004]較為常用的離子阱為三維離子阱，由兩個(gè)端蓋電極和一個(gè)環(huán)電極組成，在環(huán)形電極上施加基礎(chǔ)射頻電壓和直流電壓，在端蓋電極上施加交流補(bǔ)充電壓，將離子穩(wěn)定地儲(chǔ)存在離子阱中。但是，由于離子被束縛在離子阱的中心，離子之間容易發(fā)生相互作用，造成空間電荷效應(yīng)影響分析結(jié)果，其次三維離子阱的電極都為雙曲面，機(jī)械容差小，對(duì)機(jī)械加工的精度要求高，加工難度大。離子阱與四級(jí)桿優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的產(chǎn)物——二維線性離子阱由四根圓桿或是雙曲面電極和前后兩個(gè)透鏡組成，在兩組電極上施加相位相反的射頻電壓形成徑向捕獲場，在透鏡上施加直流電勢形成軸向捕獲場，從而將離子捕獲并儲(chǔ)存在阱中。離子在阱呈長條狀排列，從而避免了空間電荷效應(yīng)，離子儲(chǔ)存效率高。中國某專利中提出一種新型的質(zhì)量分析器一一陣列離子阱，主要結(jié)構(gòu)為前后兩塊端蓋電極上設(shè)置多個(gè)進(jìn)樣口，每個(gè)質(zhì)量分析通道上分別設(shè)置上下兩個(gè)電極，每個(gè)電極上設(shè)置一個(gè)離子引出槽，位于離子質(zhì)量分析器兩側(cè)的質(zhì)量分析通道兩端各平行設(shè)置地電極，具有多個(gè)離子存儲(chǔ)空間，能同時(shí)進(jìn)行多通道離子分析。陣列離子阱結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，廣泛應(yīng)用于小型化質(zhì)譜儀的研宄。
[0005]陣列離子阱質(zhì)譜儀主要由電離源，離子阱，真空腔，真空泵，電路系統(tǒng)和離子檢測器組成。陣列離子阱能夠進(jìn)行多通道離子分析，提高分析效率。質(zhì)譜儀必須要在一定真空度條件下工作，才能減少氣相離子與其他分子的碰撞幾率，才能更容易通過。真空度不好會(huì)造成嚴(yán)重問題:(I)大量的氧會(huì)燒壞離子源的燈絲；(2)用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電；⑶離子傳輸效率低，極大影響檢測的靈敏度；⑷離子碰撞后產(chǎn)生分散，降低質(zhì)譜分辨率；(5)引起額外的離子一分子反應(yīng)，改變裂解模型，使譜圖復(fù)雜化。因此為了獲得離子的良好分離和分析效果，避免離子損失，凡有樣品分子及離子存在和通過的地方，真空度必須滿足一定條件。
[0006]常用的離子源有電子轟擊電離源(EI)，電噴霧電離源(ESI)，化學(xué)電離源(Cl)，大氣壓化學(xué)電離源(APCI)，快原子轟擊電離源(FAB)，場解析電離源(FD)等。其中只有EI源屬于系統(tǒng)內(nèi)部電離源，其余都為外部電離源。
[0007]EI源主要由電離室(離子盒)、燈絲、離子聚焦透鏡和一對(duì)磁極組成，加熱燈絲發(fā)射電子束去轟擊氣體狀態(tài)的分子或原子，使其電離。這種電離方式的離子化室的氣密性較好，與陣列離子阱聯(lián)用，能降低多個(gè)離子源對(duì)陣列離子阱系統(tǒng)真空度的影響。但是由于EI源在系統(tǒng)內(nèi)部電離，容易造成多個(gè)離子通道的樣品發(fā)生干擾，而且此種電離方式主要應(yīng)用于揮發(fā)性樣品，對(duì)非揮發(fā)和難揮發(fā)的試樣分析較為困難，使用范圍較為狹窄，有的化合物在EI方式下分子離子不穩(wěn)定易碎裂，得不到分子量信息，譜圖復(fù)雜解釋有一定困難。
[0008]電噴霧電離源(ESI)是一種“軟電離”質(zhì)譜技術(shù)，能快速、正確地測定從小分子到生物大分子的分子量。其優(yōu)點(diǎn)為:(I)液相中的被檢測分子變成氣相離子時(shí)不會(huì)因發(fā)生裂解而造成碎片峰；(2)通過碰撞誘導(dǎo)裂解(CID)可以產(chǎn)生碎片，從而提供分子的結(jié)構(gòu)信息。由于ESI產(chǎn)生的多電荷離子、對(duì)某些極性合物電離的高效率以及軟電離等特性，使得質(zhì)譜在分析極性化合物易熱分解和高分子量化合物方面成為最有效的工具之一。傳統(tǒng)電噴霧電離源質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)，帶有樣品的流動(dòng)相通過一個(gè)帶有數(shù)千伏高壓的針尖噴口噴出，生成帶電液滴，利用大氣壓差進(jìn)入第一級(jí)真空，經(jīng)干燥氣除去溶劑后，帶電離子通過毛細(xì)管或者小孔直接進(jìn)入離子阱質(zhì)量分析器中進(jìn)行分析。
[0009]ESI雖然被廣泛使用，但由于ESI是在系統(tǒng)外部電離產(chǎn)生的離子，經(jīng)過系統(tǒng)的大氣壓離子接口才能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行分析，所以大氣壓離子接口處于完全開通狀態(tài)，導(dǎo)致外部空氣進(jìn)入真空腔，對(duì)真空度造成一定的影響。大氣壓離子接口越大，數(shù)目越多，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的真空度影響越大。因此，當(dāng)與陣列離子阱聯(lián)用時(shí)，由于陣列離子阱通道數(shù)目較多，每路離子通道都需要配備一個(gè)大氣接口使外部電離的離子進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，嚴(yán)重導(dǎo)致儀器內(nèi)部真空度降低，必須采用更大功率的泵進(jìn)行抽氣才能滿足實(shí)驗(yàn)真空度的需求，使之不適用于小型化質(zhì)譜儀。所以陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)采用ESI等外部電離方式時(shí)，至多只能同時(shí)開通兩個(gè)離子通道進(jìn)行工作，大大降低了系統(tǒng)的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的是:提供一種離子進(jìn)樣方法和多通道陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)陣列離子阱系統(tǒng)工作效率低的不足，使離散型離子阱質(zhì)量分析器達(dá)到最佳分析性能。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0012]一種離子進(jìn)樣方法，其步驟包括:
[0013](I)在多通道陣列離子阱的離子通道上設(shè)置進(jìn)樣閥，采用分時(shí)輪流開通方式即開啟離子源與真空腔之間的部分所述進(jìn)樣閥，部分所述離子通道開通；
[0014](2)離子通過所述進(jìn)樣閥進(jìn)入真空腔，完成離子進(jìn)樣過程。
[0015]進(jìn)一步的，步驟(I)中所述進(jìn)樣閥的個(gè)數(shù)與所述離子通道數(shù)相同，每條離子通道對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)樣閥。
[0016]進(jìn)一步的，步驟(I)中所述進(jìn)樣閥的個(gè)數(shù)為n，所述η大于或等于2。
[0017]進(jìn)一步的，在離子通過所述進(jìn)樣閥全部進(jìn)入所述真空腔的過程中，同一時(shí)間段所述進(jìn)樣閥的開啟個(gè)數(shù)大于或等于1，所述進(jìn)樣閥的關(guān)閉個(gè)數(shù)大于或等于I。
[0018]進(jìn)一步的，在離子通過所述進(jìn)樣閥全部進(jìn)入所述真空腔的過程中，任意所述進(jìn)樣閥的開啟次數(shù)大于或等于I。
[0019]進(jìn)一步的，所述η個(gè)進(jìn)樣閥的開啟時(shí)間的總和等于離子通過所述進(jìn)樣閥全部進(jìn)入所述真空腔中的時(shí)間，所述η個(gè)進(jìn)樣閥開啟的時(shí)間均相同。
[0020]進(jìn)一步的，所述進(jìn)樣閥為電磁閥、夾管閥和氣壓閥中的一種或幾種。
[0021]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:
[0022]一種多通道陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)，應(yīng)用于上述任意一項(xiàng)所述的離子進(jìn)樣方法，所述多通道陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)包括:離子源、離子傳輸毛細(xì)管、進(jìn)樣閥、真空腔、真空泵系統(tǒng)、陣列離子阱質(zhì)量分析器和離子檢測器，所述離子傳輸毛細(xì)管的前端連接所述離子源，所述離子傳輸毛細(xì)管的后端與真空腔連接，所述離子傳輸毛細(xì)管上設(shè)有所述進(jìn)樣閥，所述真空泵系統(tǒng)與所述真空腔連接，所述真空腔內(nèi)依次設(shè)有所述陣列離子阱質(zhì)量分析器和所述離子檢測器。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0024]1.本發(fā)明使得陣列離子阱的離子通道合理開關(guān)，提高離子的注入速度與效率，能與多種離子源聯(lián)用。
[0025]2.本發(fā)明的真空氣壓更穩(wěn)定，不需使用更大功率的真空泵。
[0026]3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，只需毛細(xì)管、進(jìn)樣閥和合理的離子進(jìn)樣時(shí)序安排就能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，大幅度提高性能的同時(shí)節(jié)省了儀器成本。
[0027]4.本發(fā)明可有效提高進(jìn)樣效率和質(zhì)譜分辨率。
【附圖說明】
[0028]圖1為多通道陣列離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)在實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明所述的一種離子進(jìn)樣方法