[发明专利]一种脉冲式离子化质谱仪及分析方法

说明书

本发明公开了一种脉冲式离子化质谱仪及分析方法，包括：真空腔体，安装在真空腔体内的紫外灯和带有电离区域的离子分析器模块，所述紫外灯照射方向朝向所述离子分析器模块的电离区域，所述紫外灯与电离区域之间设有可开关的光源控制模块，关闭所述光源控制模块可中断或减弱紫外灯照向电离区域的光线。本发明通过控制光源控制模块的开启和关闭可产生非持续性的脉冲式电离，使电离只在电离阶段进行，降低持续电离带来的离子冷却不充分或在扫描阶段仍然产生离子的缺陷，并降低在扫描阶段紫外灯光电子产生的噪音，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及利用质谱进行物质成分分析的检测领域，特别是涉及一种利用脉冲式光电离离子化质谱仪器及其分析方法。

背景技术

质谱仪是通过将物质电离成离子，然后再利用电磁场对离子进行分离而进行物质定性定量分析的仪器。随着质谱技术的不断发展，以及现场原位检测需求的不断增加，可以实现现场快速检测的小型质谱仪研究也越来越广泛。质谱仪核心部件包括电离源、分析器以及检测装置三部分。其中离子阱分析器因为结构小巧，且气压容忍度高，被认为是质谱小型化的理想分析器，搭配不同离子源的使用可是满足不同的应用需求。

各种离子源中，真空紫外灯电离是利用光电效应实现气体分子电离的一项软电离技术，可用于气相分子的电离。而在真空紫外光电离质谱中,样品分子吸收带有一定能量的单个真空紫外光子，就会在其电离能阈值附近电离产生气体离子。这种电离方式能够避免或减少碎片离子的产生，对于本就可以实现离子解离功能的质谱仪来说是相对最为稳定的离子源。所以高灵敏的真空紫外光电离质谱仪被广泛应用于大气中挥发性有机物（VOC）检测、爆炸物检测、工业过程检测等现场实时检测分析领域。

现有的真空紫外灯电离源用在质谱仪中，仪器结构主要有两种：

一种是真空紫外灯电离源发出的紫外光与样品分子直接在分析器中发生作用，离子直接产生在分析器中，被分析器束缚后再进行分析。

一种是真空紫外灯电离源发出的紫外光与样品分子在电离室中发生作用，产生的离子从电离室被引出后经过一系列聚焦和传输的透镜和管道到达分析装置，进行分析后被检测器检测。

以上两种方案当中，由于紫外灯的开关控制缓慢，无法匹配分析器的工作时序，所以大部分紫外光都是在质谱仪的整个检测周期中持续照射，这意味着在整个检测周期离子源源不断的产生，包括后续的分析以及检测阶段。不断产生的样品离子会对后续的分析检测阶段造成干扰，肉眼可见的干扰包括谱图底噪飙升，目标峰被淹没。因此对真空紫外灯电离源的优化具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中紫外灯持续照射造成干扰的技术问题，提出一种脉冲式离子化质谱仪及分析方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明提出了一种脉冲式离子化质谱仪，包括：真空腔体，安装在真空腔体内的紫外灯和带有电离区域的离子分析器模块，所述紫外灯照射方向朝向所述离子分析器模块的电离区域，所述紫外灯与电离区域之间设有可开关的光源控制模块，关闭所述光源控制模块可中断或减弱紫外灯照向电离区域的光线。

进一步的，光源控制模块为可开关的快门，或者可移动的挡板、阀门、光学透镜。

离子分析器模块包括：平行间隔设置的两块中间开有通光孔的离子门、设置于两块离子门之间的用于离子束缚与分析的射频电极，射频电极和离子门共同围成电离区域和分析区域，且两块离子门通光孔轴线方向与紫外灯光照射方向相同。

优选地，所述的射频电极是由一块环形极板组成的射频电极，电极形状为圆柱形或内部双曲面形。

优选地，所述的射频电极是由四块分离的极板组成的射频电极，电极形状为圆柱形或双曲面形。

本发明还包括安装在真空腔体内的离子检测器。具体有以下两种实施方式：