[发明专利]一种负离子质子反转移反应质谱的有机物检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于分析检测领域，具体涉及一种负离子质子反转移反应质谱的有机物检测装置及检测方法。

背景技术

流动余辉质谱研究表明：H₃O⁺正反应离子可以与有机物发生质子转移反应，向有机物提供质子，将有机物离子化；OH^-负离子也可以作为反应离子，与有机物发生质子反转移反应，即从待测有机物夺取质子，将有机物离子化（Patrik Spanel，International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes,145(1995)177-186）。H₃O⁺或OH^-离子与有机物反应都具有较高的速率常数，在痕量检测领域有着广阔的应用前景，尤其是OH^-等负离子在电负性物质的检测方面更有优势，有望应用于公共安全领域。

流动余辉质谱技术是通过放电、辐射等方式将试剂气体变成等离子体，但提取离子的不是电场而是高速载气，被提取出的离子将流动管中的有机物离子化，这样有机物就可以被质谱最终检测。由于高速载气提取离子的同时也提取出了高能态中性分子/原子进入流动管，这些高能态中性分子/原子会造成不必要的化学反应，从而造成产物离子复杂化；昂贵的氦气等载气也给检测研究带来经济负担；高速载气是通过流动管尾部的高抽速罗茨泵实现的，罗茨泵的大体积和高噪音对流动余辉装置在检测领域的进一步发展有一定的限制。

近年发展起来的质子转移反应质谱技术很好地解决了流动余辉质谱技术中载气带来的上述问题。它同样通过放电、辐射等方式将水蒸气或氨气变成等离子体，但采用电场方式提取正离子H₃O⁺或NH₄⁺作为反应离子，并引导离子在反应腔迁移和反应，避免了载气的使用。质子转移反应质谱技术以高灵敏、响应快、软电离、不需要定标等优点在环境、食品等领域的痕量有机物检测研究方面取得巨大成就。然而，电场提取OH^-负反应离子的质子反转移反应质谱却未见成功实现的公开报道。

发明内容

本发明的技术解决问题：提供一种负离子质子反转移反应质谱的有机物检测装置及检测方法，通过简单的放电方法制备并电场提取OH^-、CH₃^-或NH₂^-等负离子作为反应离子，结合反向电场的漂移管技术实现负离子对有机物进行高效离子化，并实现在线高灵敏检测。

本发明技术解决方案：一种负离子质子反转移反应质谱的有机物检测装置，包括气体放电负离子源1、反应管2、负离子质谱探测系统3、放电电源4、离子提取电源5和离子漂移电源6；所述的反应管2位于气体放电负离子源1和负离子质谱探测系统3之间；所述的气体放电负离子源1由放电阴极7、放电阳极8、放电垫片9和提取垫片10构成，放电阴极位于气体放电负离子源1顶端，放电垫片9位于放电阴极7和放电阳极8之间，提取垫片10位于放电阳极8与反应管2之间；放电阴极7上设有放电气体入口11，提取垫片10上设有放电气体抽气口12；所述的反应管2由进样极13、尾极14、多片环形电极15和环形垫片16相间组成，进样极13中心设有离子入口17，侧面设有待测样气入口18，尾极14的中心设有离子出口19；所述的放电电源4负极串联一电阻与放电阴极7相连，放电电源4的正极与放电阳极8相连；所述的离子漂移电源6负极和正极分别与反应管2顶端的进样极13和尾部的尾极14相连，反应管2相邻电极间由电阻相连；所述离子提取电源5的负极与放电电源4正极相连，离子提取电源5的正极与离子漂移电源6的负极相连。

所述的放电气体可以是水蒸气、甲烷气或氨气，气体流量为0.5ml/min～40ml/min。

所述气体放电负离子源1内气压在5Pa～200Pa。

所述的反应管2内气压范围为60Pa～500Pa，所述反应管2内电场范围为10V/cm～700V/cm。

所述的离子入口17直径为0.1mm～20mm。

所述的离子出口19直径为0.1mm～5mm。

所述的负离子质谱探测系统3可以是具有负离子探测功能的四极杆质谱、飞行时间质谱、离子阱质谱等质谱探测系统。