[实用新型]产生质子转移反应初始水合氢离子的多尖端放电离子源

说明书

技术领域

本实用新型涉及中性分子的离子化领域质子转移反应的离子产生装置，具体涉及产生质子转移反应初始水合氢离子的多尖端放电离子源。

背景技术

质谱是对分子结构分析最精确的方法之一，通常用来对未知物进行定性分析和对混合物中已知组分进行定量检测。离子源是质谱的关键技术，最常用最经典的离子源是EI源(electron ionization)，它采用高能电子束轰击样品分子，从而发生电离产生分子离子和碎片离子，基本原理如下：

M+e→M⁺+2e

然而由于EI源使用的电子能量高，谱图中碎片峰较多，谱图复杂，对于混合未知物的解谱非常困难。

为了解决上述这一问题，产生了一系列的软电离(soft ionization)方法；光电离(PI)技术是其中的一种。PI与EI源很类似，只是电子束被5～15eV真空紫外光子所代替，它可以使电离能小于光子能量的样品分子得到电离。光离子化的反应机理为：

M+hv→M⁺+e

光离子化主要得到样品的分子离子峰，谱图简单对未知物的鉴定具有较大的指导作用。光离子化可以分为大气压光电离源(APPI)和真空紫外光电离源(VUV-PI)。

化学电离源(chemical ionization，CI)是另外一种软电离技术。样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通常是甲烷等)稀释，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，样品分子离子主要由反应气体分子电离产生。CI源产生的离子碎片少，能够提供较干净的准分子离子谱图，可以快速确定分子量。

空心阴极放电也是一种离子产生方式。通过放电使电子在电场中加速，加速的电子撞击其他中性分子发生电离，从而有更多的电子从中性分子中释放出来。这个过程不间断的进行，使得样品分子处于电子、离子、中性分子和自由基等的混合状态，即等离子体态，最后通过电场将等离子体中的离子引出，就形成了离子源。

利用质子转移反应(proton transfer reaction)也可以产生较完整的准分子离子峰，特别对小分子有机物效果更为明显。典型的质子转移离子源首先使用空心阴极放电等多种电离形式对质子供体分子进行电离，然后通过进一步的离子分子反应来获得尽可能高的浓度和纯度的质子的供体，最后待测分子通过与质子的供体碰撞发生质子转移反应产生质子化的待测分子。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供产生质子转移反应初始水合氢离子的多尖端放电离子源。通过多尖端放电将水蒸汽和空气混合气体电离成相关离子，并继续与水蒸汽反应形成水合氢离子及其水的团簇离子。在同一电源下进行多尖端同时放电可提高放电等离子体中离子的产率、浓度和数量，进而可以提高待测样品离子化效率，从而最终提高质谱仪器的灵敏度。

本实用新型将通过下述技术方案实现。产生质子转移反应初始水合氢离子的多尖端放电离子源包括：高压电源、水蒸汽引入管道、若干个尖端、尖端阴极支撑板、尖端阴极的引导片、金属丝网及用于密封离子源的密封器件。其中水蒸汽引入管道设置在离子源腔体的输入口，高压电源分别与若干个金属尖端、金属丝网连接，金属尖端及金属丝网设置在离子源腔体的前端，金属尖端的阴极安插在尖端阴极支撑板上，并通过尖端阴极的引导片设置在金属丝网的前端面。

所述金属丝网为钢丝网。

所述离子源还包括设置在离子源腔体的中间的调节区水蒸汽的输入通道、调节区水蒸汽的排出通道。

所述调节区水蒸汽的输入通道、调节区水蒸汽的排出通道均与尖端轴向垂直。

所述尖端阴极支撑板呈圆环型，且设有若干个用于支撑尖端阴极的圆孔。

本实用新型的工作原理是在空心阴极放电和化学电离的基础上，提供了一种新的初始离子的产生方式。其首先以尖端放电方式产生等离子体，在电场作用下将等离子体中正、负离子引出形成初始反应离子。具体方法为以水蒸汽和空气混合气体进行多尖端放电产生相应的等离子体，然后通过电场引出其中的正离子并继续与新添加的水蒸汽进行离子分子反应，产生的离子再一次通过电场引出从而产生高浓度高纯度的H₃O⁺作为质子转移反应的质子供体。产生的质子供体可与空气中的待测样品分子发生质子转移反应，产生样品的准分子离子。

与现有技术相比，本实用新型多尖端放电等离子体发生器具有如下效果：