[发明专利]微波等离子体常压解析电离源及其在质谱分析中的应用

说明书

                          

技术领域   

本发明涉及分析化学领域，特别涉及质谱仪的离子源，具体为以利用微波能产生微波等离子体的微波器件做为微波等离子体常压解析电离源及应用该电离源进行常压表面解析电离质谱的分析方法。

背景技术  

在分析化学领域，质谱技术拥有着非常广泛的应用。质谱仪通常由进样系统、离子源、离子传输系统、质量分析器、检测器、数据采集与控制系统等组成，离子源作为其中重要的组成部分，历来受到人们的高度重视。目前已经开发出许多种不同的离子源：如电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）、场致电离/场解析电离源（FI/FD）、快原子轰击电离源（FAB）、电喷雾电离源（ESI）、基体辅助激光解析电离源（MALDI）、大气压化学电离源（APCI）等，这些电离源对于不同的样品进行分析时，都有各自的优势，但是它们都要求对样品做必要的预处理，这个过程往往繁琐耗时，有时需要几个小时甚至数天的时间，在一定程度上削弱了质谱法快速分析的能力。

随着经济与技术的发展，日常化学分析工作往往要求质谱分析法可以在常压下直接进样，并要求减少甚至不进行样品预处理，以实现质谱法可以进行原位、实时、在线分析的目标。在这种形势下，几种离子源应运而生。2004年，Purdue大学的Cooks教授发表了电喷雾解析电离（DESI）的文章，该方法基于电喷雾技术，不需要样品预处理，可在常压下直接对表面的痕量样品进行解析电离（Z. Takats, J. M. Wiseman, B. Gologan, R. G. Cooks, Mass Spectrometry Sampling Under Ambient Conditions with Desorption Electrospray Ionization, Science, 2004, 306, 471-473）。随后，基于电喷雾技术的另外两种方法，电喷雾辅助激光解析/电离（ELDI）和萃取电喷雾电离（EESI），分别于2005年和2006年被提出，前者能够直接应用于固态样品的快速分析，后者可以直接应用于液态样品的分析(J. Shiea, M. -Z.Huang, H.–J. HSu, C.–Y. Lee, C.–H. Yuan, I. Beech, J. Sunner, Electrospray-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry for Direct Ambient Analysis of Solids, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2005, 19, 3701-3704; H. W. Chen, A. Venter, and R. G. Cooks, Extractive Electrospray Ionization for Direct Analysis of Undiluted Urine, Milk and Other Complex Mixtures without Sample Preparation, Chemical Communications, 2006, 19, 2042-2044 )。2005年，另外一种新型电离源，实时直接分析（DART）技术由日本学者提出，该电离源也可以不需要样品预处理而直接在常压下进行分析(R. B. Cody, J. A. Laramée, H. D. Durst, Versatile New Ion Source for the Analysis of Materials in Open Air under Ambient Conditions, Analytical Chemistry, 2005, 77, 2297-2302)。但是，上述几种电离源都有一定的缺点：基于电喷雾技术的离子源需要电喷雾试剂，这些试剂往往具有毒性，会对环境造成污染，同时需要高电压及高速气流，或是额外的激光器，这对使用的安全性及成本的控制都有一定的影响，且需要高压气瓶，不利于原位分析。DART虽然不需要溶剂，但是需要高电压、高流速气体及加热装置，结构复杂，市场售价也过高。

发明内容