[实用新型]小型便携式飞行时间质谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种小型便携式飞行时间质谱仪。

背景技术

质谱法是将样品分子离子化，并按质荷比(m/z)分离的分析技术；质谱仪是实现上述分离分析技术，从而测定物质的质量、含量及其结构的仪器。利用质谱仪可进行同位素分析、化合物分析、气体成分分析以及金属和非金属固体样品的超纯痕量分析等。有机混合物的分析研究证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，其中有机化合物质谱分析在质谱学中占最大的比重，全世界几乎3/4的质谱仪器都从事有机分析。现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子的分析，而且还可以直接分析糖、核酸、蛋白质等生物大分子。目前在有机、生物、医学等科学领域的研究已经离不开质谱仪，同时质谱仪也在环境监测、食品安全、生产控制乃至国防安全等领域发挥了重要的作用。质谱仪由以下几部分组成：进样系统、离子源、质量分析器、检测接收器、数据系统、供电系统以及真空系统。

进样系统是指把分析样品导入离子源的装置，包括：直接进样，GC、LC及接口加热进样，参考物进样等。离子源是指使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并诱导离子运动使其进入质量分析器。

根据离子化方式的不同，常用的离子源有如下几种：

1、电子轰击电离EI法(EI，Electron Impact Ionization)：是最经典最常规的一种电离方式。其使用面广，峰重现性好，有标准图库可以比对。缺点：不适合极性大、热不稳定性化合物，且可测定分子量大小有限，一般分子量≤1000。

由于EI源使用的电子能量很高，谱图中碎片峰较多，分子离子峰强度很弱并且受到其他样品碎片峰的干扰，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

光离子化既可以得到分子离子峰，又能得到少数碎片离子峰，对未知物的鉴定有重要意义。

2、化学电离CI法(CI，Chemical Ionization)：易形成较高丰度的[M+H]⁺或[M-H]^-等准分子离子，碎片少，谱图简单。与EI法同样，样品需要汽化，对难挥发性的化合物不太适合。化学电离CI法的化学反应如下：

R+e-→R^+·+2e-(电子电离)

R⁺·+R→RH⁺+(R-H)^·

RH⁺+M→R+(M+H)⁺(质子转移)

其中，R为反应气体分子，M为样品分子。

3、电喷雾电离ESI法(ESI，Electrospray Ionization)：是目前最常用的一种软电离方式。电离一般产生[M+H]⁺或[M-H]^-准分子离子。ESI源操作简单，灵敏度高，比较适合中高极性分子，分子量检测范围较宽，可从上百到数万，还可产生多电荷离子，比较适合分析较大分子。ESI一般与高压液相色谱，毛细管电泳联用，也可直接进样。

4、基质辅助激光解吸电离MALDI法(MALDI，Matrix Assisted Laser Desorption)：利用对使用的激光波长范围具有吸收并能提供质子的基质(一般常用小分子液体或结晶化合物)，将样品与其混合溶解并形成混合体，在真空下用激光照射该混合体，基体吸收激光能量，并传递给样品，从而使样品解吸电离。MALDI法的特点是准分子离子峰很强。通常将MALDI法用于飞行时间质谱和FT-MS，特别适合分析蛋白质和DNA等大分子。

质量分析器是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分，离子通过分析器后，按不同质荷比(M/Z)分开，将相同的M/Z离子聚焦在一起，组成质谱。常见质量分析器有下列几种：双聚焦扇形磁场-电场串联质量分析器(sector)、四极质量分析器(Q)、离子阱质量分析器(TRAP)、飞行时间质量分析器(TOF)、傅里叶变换-离子回旋共振质量分析器(FT-ICRMS)和多级质量分析器(MSn)。

检测接收器是用于接收离子束流的装置，有以下几种：二次电子倍增器、光电倍增管和微通道板。