[实用新型]微波等离子体产生器与质子转移电离质谱仪

说明书

技术领域

本实用新型属于质子转移电离质谱分析领域，特别涉及一种微波等离子体产生器和以微波等离子体作为电离源的质子转移电离质谱仪。

背景技术

挥发性有机化合物(简称VOCs)是大气、水和土壤环境中的主要污染物，长时间摄入VOCs会有致癌、致畸、致突变的危险。此外，空气中VOCs还会参加光化学反应从而导致气候的恶劣变化，如酸雨、光化学烟雾、有机气溶胶、温室效应的出现。因此大气、水和土壤中痕量VOCs的高灵敏度检测一直是人们特别关注的课题。食品中也含有大量的VOCs，通过分析食品的挥发物，可以了解食品的成分和质量。VOCs还是人体呼出气体中的重要成分，这些VOCs主要是由人体的新陈代谢过程产生，某些VOCs的存在与否和含量多少常常和某些疾病有着密切的关系。通过分析人呼出的气体，可以了解人体的新陈代谢过程，以便对疾病进行早期诊断。

目前，检测VOCs的主要手段是气相色谱-质谱(GC-MS)法、液相色谱-质谱(HPLC-MS)法。这些常规的测量技术在精确测定痕量VOCs方面一直发挥着重要作用。但是，由于涉及到色谱和电子轰击电离，因而它们也存在着缺陷：样品的采集、浓缩提取和分离使得测量费力又耗时；电子轰击电离会形成多种离子碎片，使得质谱谱图复杂、分析难度大。质子转移反应质谱(proton-transfer-reaction mass spectrometry，简称PTR-MS)法却能克服上述缺点，质子转移将各种VOCs软电离为单一离子，没有碎片离子，易于质谱识别，并且是绝对量测定，不需要标定，因而测量速度快(秒量级)，灵敏度高(10ppt)。

PTR-MS法用于VOCs的检测是最近十几年发展起来的新技术，各国学者在其基本原理的基础上对PTR-MS质谱仪做了大量的改进。Lindinger C利用色谱-质谱(GC-MS)与PTR-MS串并联以及De Gouw J利用色谱(GC)与PTR-MS连接使用解决了传统的PTR-MS技术在区分同分异构体方面存在的困难，但这种联用技术延长了分析时间。Prazeller，P.等研制实用新型了另一种质子转移离子阱质谱(PIT-MS)技术，此技术具有更高的分析鉴定能力，能够区分同分异构体和同质异位素。近年来，科学家们提出了质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF-MS)技术，发现其具有很高的检测灵敏度及质量分辨率，能在宽质量范围内进行多个分析物的同时检测且能很好的区分同分异构体。上述改进都是针对质谱仪的质量分析器的，而仅仅改进质量分析器对于提高PTR-MS质谱仪的检测分辨率是远远不够的。

空心阴极放电是PTR-MS质谱仪中普遍使用的电离手段，此外，辉光放电、平面直流电极放电也用于了PTR-MS质谱仪中作为电离手段产生等离子体。但由于空心阴极放电、辉光放电和平面直流电极放电这三种等离子体源都属于内置电极型的放电源，在使用过程中，因高能粒子的轰击和等离子体的热破坏会发生电极腐蚀、电极氧化老化、信号不稳定等现象，电极被腐蚀不仅直接限制了等离子体源的使用寿命，还会成为一种污染源造成谱峰干扰，导致解谱复杂化，甚至得出错误信息。

射频放电源能够克服内置电极型放电源存在的问题，Hanson等研制了放射性离子源为电离源的质子转移反应质谱仪，利用低级别的α粒子发射器发生α粒子电离水蒸气产生水合质子(见D.R.Hanson et al，2003)。虽然放射性离子源是一种无极放电源，电离效率高，能引起多次电离，离子流长期稳定，污染小，但这种放电源的设备要在较高的电压下工作而且放射性物质的使用存在安全隐患。因此，开发新的电离源对于进一步提高质子转移电离质谱仪的检测分辨率具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于质子转移电离质谱仪的微波等离子体产生器和基于微波等离子体源的质子转移电离质谱仪，以便延长仪器等离子体源的使用寿命，降低仪器等离子体源的工作功率，提高仪器的检测分辨率和使用安全性。

本实用新型的技术方案：对现有质子转移电离质谱仪的等离子体源进行改进，用微波等离子体源代替内置电极型的放电源或放射性离子源。