[发明专利]一种基于等离子体原理的质谱源内解离方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于等离子体原理的质谱源内解离方法和装置，所述方法是将离子化或未离子化的样品与等离子体持续接触1～3分钟，使样品发生解离。本发明提供的方法和装置，可以利用等离子体使化合物发生解离，可以同时得到电荷、自由基以及等离子体化学诱导的碎片离子，所得质谱图碎片离子种类繁多，信息丰富，能全面地反映样品中化合物的结构信息，可实现化合物的定性分析，甚至还可以实现两个同分异构体的定性鉴定；此外，本发明所述装置无需真空环境，在常压条件下就能使用，结构简单，操作简便，成本低廉，易于实现，可以方便地与常见的大气压离子化技术和质谱仪联用，可有效弥补大气压离子化技术用于定性分析的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种基于等离子体原理的质谱源内解离方法和装置，属于质谱分析技术领域。

背景技术

质谱(MS)是一种能分析复杂混合物，提供有关分子量信息、元素组成和被分析物化学结构的重要分析工具，具有高度的专属性和灵敏度。质谱分析的基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，然后在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。因此，离子化技术对质谱分析结果具有重要影响。近年来，随着化合物解吸与离子化技术和质量分析器的不断创新与改进，质谱成为发展最迅速的分析技术之一，目前质谱技术在化学与化工、生物学与生命科学、医学、药学、材料科学、环境保护等领域的应用越来越广泛。

大气压离子化技术(API)是一类软离子化方式，主要包括电喷雾离子化(ESI)、离子喷雾离子化(ISI)和大气压化学离子化(APCI)三种模式。以ESI为代表的大气压离子化技术产生以来，质谱技术与许多分离技术的联用日渐成熟，在许多领域发挥出越来越重要的作用。此类联用成功的经典范例即为液质联用(LC-MS)。与气质联用(GC-MS)相比，LC-MS使用ESI等API技术，不仅大大降低质谱与色谱联用的硬件和技术要求，更适用于热不稳定、不易挥发、不易衍生化以及分子量较大的化合物分析。由此，高灵敏度、高选择性的质谱与分离能力卓越的液相色谱联用能有效解决复杂样品的分析问题，甚至是浓度极低和基质复杂的生物样品。故LC-MS在环境监测、药物研发、法医鉴定等领域得到广泛应用，成为目前最有效的一种分析技术手段，同时也极大地推动了蛋白质组学，代谢组学等前沿学科的发展，在蛋白鉴定、生物标志物发现、体内代谢通路阐明等方面做出了杰出贡献。

在LC-MS中使用的ESI等经典大气压离子化技术之后，各种新型的API技术层出不穷，极大地丰富着质谱离子化技术的种类。这些新型的API通常在常压环境下即可实现对样品的直接分析，无需或仅需很少的样品前处理，开发、改造、与分离技术联用都极具便利性，是质谱领域的研究热点。众多的国内外质谱学家皆在此领域做出了大量贡献。仅国内而言，就已经发展出以萃取电喷雾技术(EESI)、探针电喷雾离子化技术(PESI)、空气动力辅助离子化技术(AF-AI)、介质阻挡放电离子化技术(DBDI)、低温等离子体技术(LTP)、碳纤维离子化技术(CFI)等为典型代表的多种API技术。这些技术已经在爆炸物检测，生物样本，有机反应监测等领域展现出了良好的应用前景。

虽然在与分离技术联用的便利性上，大气压离子化技术显示出了极大的优势，并凭借这种优势解决了诸多分析问题，但是与需高真空环境的经典离子源(如EI)相比，大气压离子化技术用于质谱定性分析存在明显缺陷。这种缺陷主要是因为大气压电离源的离子化机理通常属于软电离过程，而化合物经软电离过程得到的多为偶电子离子，很难得到奇电子离子；同时常压离子化过程能量有限，得到化合物的碎片很少，不能较为全面地反映出目标化合物的结构信息，也就无法形成基于大气压离子化技术的化合物谱图数据库。正是由于LC-MS使用ESI、APCI等软电离技术，导致其受电离方式和流动相差异等影响，与GC-MS相比存在一个极大的缺陷，即重现性低，没有标准谱库。

目前已经有多种成熟系统的质谱解离技术应用在了串联质谱中，帮助形成碎片离子实现对分析对象更为准确的定性分析。比较常见的有以下几种：