本發(fā)明涉及一種離子化裝置，屬于有機波譜分析領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

質(zhì)譜是一種將物質(zhì)離子化并且通過測定離子質(zhì)荷比來表征物質(zhì)的手段。由于宏觀物質(zhì)大都為電中性或者近乎電中性，而這種物質(zhì)無法受到電場或者磁場的作用而無法被分離而產(chǎn)生離子電流被檢測。所以需要在進入質(zhì)譜進行檢測前，將樣品離子化，進而進入質(zhì)譜檢測。電噴霧離子化器(esi)是一種傳統(tǒng)的離子源。它主要應用于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，它既作為液相色譜和質(zhì)譜儀之間的接口裝置，同時又是電離裝置。它主要由一個多層套管組成的電噴霧噴嘴組成，最內(nèi)層是液相色譜流出物，外層是噴射氣，噴射氣常采用大流量的氮氣，其作用是使噴出的液體容易分散成微滴。在微滴蒸發(fā)過程中表面電荷密度逐漸增大，當增大到某個臨界值時，就會產(chǎn)生庫倫爆炸，離子就可以從表面蒸發(fā)出來。隨后，借助于噴嘴與錐孔之間的電壓，穿過取樣孔進入分析器離子化。在這個過程中，溶劑的蒸發(fā)是一個制約離子化效率的關(guān)鍵步驟，而溶劑的蒸發(fā)速度也是制約離子化效率的條件之一。同時，溶液鹽體系的存在也將抑制該離子化過程，或產(chǎn)生高背景，降低質(zhì)譜信號的信噪比，甚至導致結(jié)晶鹽堵塞毛細管而中斷信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種離子化化裝置，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，組裝維護簡單，能高度集成化制作；應用時能在噴霧的同時對體系混入極性溶劑，有效提升離子化效率，同時避免樣品中鹽效應對離子化的影響；得到較高質(zhì)譜信號的信噪比。

本發(fā)明提供的離子化裝置，它包括：樣品毛細管、輔助液毛細管、霧化氣毛細管和高壓電源；

采用同一軸心由內(nèi)到外設置所述樣品毛細管、所述輔助液毛細管和所述霧化氣毛細管；

所述樣品毛細管的一端為直接進樣接口，另一端為出樣口；

所述樣品毛細管近所述直接進樣接口段和所述輔助液毛細管穿過t形三通1，所述樣品毛細管遠所述直接進樣接口段、所述輔助液毛細管和所述霧化氣毛細管穿過t形三通2；

所述輔助液毛細管上設置輔助液接口，其中所述輔助液毛細管的一端為輔助液出口，所述輔助液接口通過所述t形三通1的垂直口與輔助液注入管相連接；

所述霧化氣毛細管上設置霧化氣接口，其中所述霧化氣毛細管的一端為霧化氣出口，所述霧化氣接口通過所述t形三通2的垂直口與霧化氣注入管相連接；

所述樣品毛細管上設置離子化高壓接口，所述高壓電源的電極與所述離子化高壓接口相連。

本發(fā)明中，所述樣品毛細管的直接進樣接口與樣品池相連；

所述三通不是混合裝置，是讓液體和氣體處于同心的空間結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，根據(jù)樣品特征，高壓電源(包括電極)可以直接插入所述樣品池內(nèi)或按照上述設置在樣品毛細管內(nèi)置高壓電源的電極來施加噴霧電壓。通氣反復調(diào)整噴頭內(nèi)的樣品毛細管位置使其產(chǎn)生文丘里自吸作用將樣品以穩(wěn)定的霧滴狀噴出，完成調(diào)試。

上述的離子化裝置中，還包括離子化高壓接口，所述離子化高壓接口與所述霧化氣接口相連接；所述離子化高壓接口在所述離子化裝置內(nèi)部與溶液接觸，由于水相體系有較高的電導率，所以電極直接連接反應體系也是可以的。

當所述離子化裝置用于質(zhì)譜分析，它還包括高壓電源，所述高壓電源與所述離子化電壓接口相連接。

上述的離子化裝置中，所述霧化氣毛細管的霧化氣出口采用收口設置，所述霧化氣毛細管的霧化氣出口位置能夠根據(jù)樣品不同可調(diào)；

所述樣品毛細管和所述輔助液毛細管均采用石英制成，所述樣品毛細管具體可為外徑365μm、內(nèi)徑250μm的石英毛細管，所述輔助液毛細管內(nèi)徑具體可為530μm、外徑690μm的石英毛細管；

所述霧化氣毛細管采用玻璃制成，其內(nèi)徑具體可為1mm。

本發(fā)明中，所述樣品毛細管、所述輔助液毛細管和所述霧化氣毛細管設置為三層的套管結(jié)構(gòu)，樣品在離子化時與輔助液混合，鹽類不會在管路中析出；具有樣品自吸功能。

上述的離子化裝置中，還包括定量機械泵，所述定量機械泵通過管路與所述輔助液接口相連接；所述定量機械泵用于輔助液的導入，并有能用于樣品流速調(diào)制；所述管路的材料可選取本領(lǐng)域公知的材料，優(yōu)選強度好、有韌性的材料，且化學惰性符合測試要求，具體可為聚四氟乙烯。

當所述離子化裝置用于開放式反應體系，它還包括節(jié)流閥及流量計附件；

所述節(jié)流閥設于所述霧化氣接口的管路上；

所述流量計附件通過管道與所述霧化氣接口相連接；所述管道的材料具體可采用聚氯乙烯；

當所述離子化裝置用于封閉式反應體系，它還包括注射進樣適配器；

所述注射進樣適配器為一個兩通結(jié)構(gòu)，所述兩通結(jié)構(gòu)的一端與所述樣品毛細管的外徑匹配連接，另一端與注射泵或蠕動泵的輸出口相連接。

當所述離子化裝置用于開放式反應體系，它還包括減壓閥，所述減壓閥設于所述霧化氣接口的管路上。

本發(fā)明所述離子化裝置應用于所述的離子化裝置在檢測樣品中，所述樣品檢測的方法具體采用波譜表征。

上述的應用中所述波譜具體可為質(zhì)譜。

本發(fā)明所述離子化裝置應用于能與輔助液發(fā)生化學反應樣品的波譜表征和/或溶液檢測中。

本發(fā)明中，所述波譜具體可為質(zhì)譜。

本發(fā)明進一步提供了一種質(zhì)譜檢測的方法，包括下述步驟：

1)根據(jù)需要組裝各個部件，得到所述離子化裝置；

2)提升霧化氣流流速至設計值；

3)使用自動提升進樣方式，調(diào)整所述樣品毛細管至霧量最大；

4)最大化輔助液流量，緩慢提升電壓至總離子計數(shù)至1×10³以上；

5)優(yōu)化質(zhì)譜儀掃描參數(shù)；

6)優(yōu)化輔助液流速；

7)開始進行樣品的質(zhì)譜檢測。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

利用本發(fā)明離子化裝置，能在噴霧的同時對體系混入有機溶劑，有效提升水相溶液的質(zhì)譜離子信號。并且由于混合位置為噴霧出口以外，所以完全不會對未噴出的樣品產(chǎn)生改變。在高鹽度樣品中，這樣能完全避免了溶劑極性變化帶來的鹽析現(xiàn)象，防止噴頭堵塞并提升離子化效率。該離子化裝置結(jié)構(gòu)簡單，組裝維護簡單，能高度集成化制作。提升水溶液信號的同時，既能夠利用氣流自動提升樣品，也可以使用泵注入樣品。自動提升樣品時流速較快，分析延遲低，可以用于反應的在線監(jiān)測。能得到較高質(zhì)譜信號的信噪比，能夠容易發(fā)現(xiàn)從前未能發(fā)現(xiàn)的反應中間體。在輔助液體關(guān)閉時，其結(jié)構(gòu)功能與商品化電噴霧離子源一致，拓展了原離子源的應用范圍。

附圖說明

圖1為共噴霧離子源的結(jié)構(gòu)示意圖(a)、裝置原理圖(b)。

圖1(a)中各個部件的標記如下：

1高壓電極；2樣品池；3樣品毛細管；4輔助液注入管；5三通1；6輔助液毛細管；7霧化氣注入管；8三通2；9霧化氣毛細管。

圖2為圖1中離子化噴頭的具體結(jié)構(gòu)示意圖(數(shù)值單位：mm)。

圖3為不同物質(zhì)的水溶液信號，其中圖3(a)為檸檬酸(負電模式)，圖3(b)為對硝基苯甲酸(負電模式)，其中圖3(c)為十二烷基磺酸鈉(負電模式)，圖3(d)為甘氨酸(負電模式)，其中圖3(e)為甘氨酸(正電模式)，圖3(f)為不同物質(zhì)的esi信號(未增強)與本專利描述裝置(已增強)的信號強度對比。

圖4為在線分析信號，其中圖4(a)為未使用甲醇優(yōu)化信號的葡萄糖酸，圖4(b)為使用甲醇優(yōu)化信號后的葡萄糖酸。

圖5為譜圖純化實例，其中圖5(a)為反應體系的質(zhì)譜圖，圖5(b)為反應中反應物、中間產(chǎn)物和產(chǎn)物信號隨時間變化的趨勢。

圖6為對不穩(wěn)定反應中間體離子化實例，其中圖6(a)為使用專利中描述裝置對葡萄糖和fad混合溶液檢測的質(zhì)譜圖，圖6(b)為使用商品化esi離子源對葡萄糖和fad混合溶液檢測的質(zhì)譜圖。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

甲醇(hplc級)購于光譜化學有限公司(不倫瑞克，德國)。其它試劑皆為sigma-aldrich公司(美國)產(chǎn)品，純度要求為br或者ar。

實驗過程所用水均為超純水，經(jīng)milli-q超純水凈化系統(tǒng)處理而成。所用高純氮氣購于北京千禧京城氣體銷售中心。

下述實施例中所用的儀器：ltq線性離子阱質(zhì)譜儀(thermofisherscientific，美國)；0.9-1.1*100mm玻璃點樣毛細管購于上海長城科學儀器，石英毛細管購于永年銳灃色譜器件有限公司。

毛細管收口為手工操作，使用火焰將點樣毛細管末端灼燒收口，然后使用100號砂紙打磨至合適開口大小，并用500號砂紙進行拋光。其余管路如圖1所示進行組裝。組裝完成后，通入1.5l/min氮氣，調(diào)整最內(nèi)毛細管末端的位置，另一端放在甲醇水1:1(v/v)的溶液中，直到液體能夠穩(wěn)定地自然噴出。

整個實驗過程中，除了噴霧電壓為手工調(diào)整，真空接口溫度200℃恒定，其余試驗參數(shù)由軟件自動優(yōu)化決定。

實施例1、離子化裝置

如圖1-2所示，本發(fā)明離子化裝置包括：樣品毛細管3、輔助液毛細管6和霧化氣毛細管9；采用同一軸心由內(nèi)到外設置樣品毛細管3、輔助液毛細管6和霧化氣毛細管9。樣品毛細管3的一端為直接進樣接口(與樣品池2連接)，另一端為出樣口；樣品毛細管3近直接進樣接口段和輔助液毛細管6穿過t形三通15，樣品毛細管3遠直接進樣接口段、輔助液毛細管6和霧化氣毛細管9穿過t形三通28，三層套管的設置，利于樣品在離子化時與輔助液混合，且鹽類不會在管路中析出，具有樣品自吸功能；輔助液毛細管6上設置輔助液接口，其中輔助液毛細管6的一端為輔助液出口，輔助液接口通過t形三通15的垂直口與輔助液注入管4相連接；霧化氣毛細管9上設置霧化氣接口，其中霧化氣毛細管9的一端為霧化氣出口，霧化氣接口與t形三通28的垂直口與霧化氣注入管7相連接。樣品毛細管3上設置離子化高壓接口，高壓電源的高壓電極1與離子化高壓接口相連。

進一步地，離子化裝置中霧化氣毛細管9的霧化氣出口采用收口設置，霧化氣毛細管9的霧化氣出口位置能夠根據(jù)樣品不同可調(diào)；

樣品毛細管和輔助液毛細管均采用石英制成，樣品毛細管具體可為外徑365μm、內(nèi)徑250μm的石英毛細管，輔助液毛細管內(nèi)徑具體可為530μm、外徑690μm的石英毛細管；

霧化氣毛細管9采用玻璃制成，其內(nèi)徑具體可為1mm。

進一步地，離子化裝置中還包括定量機械泵，定量機械泵通過聚四氟乙烯管路與輔助液接口相連接；定量機械泵用于輔助液的導入，并有能用于樣品流速調(diào)制。

當離子化裝置用于開放式反應體系，它還包括節(jié)流閥及流量計附件；節(jié)流閥設于霧化氣接口的管路上；流量計附件通過聚氯乙烯管道與霧化氣接口相連接；

當離子化裝置用于封閉式反應體系，它還包括注射進樣適配器；注射進樣適配器為一個兩通結(jié)構(gòu)，兩通結(jié)構(gòu)的一端與樣品毛細管的外徑匹配連接，另一端與注射泵或蠕動泵的輸出口相連接。

當離子化裝置用于開放式反應體系，它還包括減壓閥，減壓閥設于霧化氣接口的管路上。

實施例2、檸檬酸溶液的信號放大

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于檸檬酸溶液，具體如下：

溶液配制：使用100mmph＝7.2±0.2混合磷酸鹽緩沖溶液為基質(zhì)配制成10ppm檸檬酸溶液。

測試模式為負離子模式。樣品使用注射泵注入，流速3.5μl/min。噴霧電壓0.40kv。甲醇流速為80μl/min。得到圖3(a)的信號?？梢娫诩状奸_啟時，分子離子峰約提升1倍強度。說明本發(fā)明離子化器適用于酸性溶液的離子化。

實施例3、對硝基苯甲酸堿性溶液的信號放大

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于對硝基苯甲酸堿性溶液，具體如下：

溶液配制：加氫氧化鈉促進溶解苯甲酸，使用超純水直接配制成100ppm溶液(以苯甲酸計)。

測試模式為負離子模式。樣品使用注射泵注入，流速1.0μl/min。噴霧電壓0.30kv，甲醇流速為80μl/min，得到圖3(b)的信號?？梢娫诩状奸_啟時，提升樣品分子離子峰強度至約10倍。說明該離子化器適用于堿性溶液的離子化。

實施例4、十二烷基硫酸鈉(sds)和含鹽溶液的信號放大

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于十二烷基硫酸鈉(sds)和含鹽溶液，具體如下：

溶液配制：使用100mmph＝7.2±0.2混合磷酸鹽緩沖溶液為基質(zhì)配制成10ppm十二烷基硫酸鈉溶液。

測試模式為負離子模式。樣品使用注射泵注入，流速1.0μl/min。噴霧電壓0.41kv，甲醇流速為40μl/min，得到圖3(c)的信號?？梢娫诩状奸_啟時，提升樣品分子離子峰強度至約18倍。在整個過程中未發(fā)現(xiàn)噴霧減小或者噴頭堵塞的狀況，而且噴口處沒有任何結(jié)晶，說明本發(fā)明離子化裝置完全耐鹽。

實施例5、甘氨酸兩性電解質(zhì)的信號放大

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于甘氨酸兩性電解質(zhì)，具體如下：

溶液配制：使用100mmph＝7.2±0.2混合磷酸鹽緩沖溶液為基質(zhì)配制成10ppm甘氨酸溶液。

樣品使用注射泵注入，流速1.0μl/min。噴霧電壓0.71kv，甲醇流速為40μl/min，分別使用負離子模式和正離子模式得到圖3(d)和圖3(e)的信號。可見在甲醇開啟時，分別提升樣品分子陽離子峰和陰離子峰強度至約18倍和約24倍。說明本發(fā)明離子化裝置可以用于兩性電解質(zhì)的檢測。

實施例6、葡萄糖酸的非分子離子峰去除

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于葡萄糖酸的非分子離子峰去除，具體如下：

溶液配制：使用100mmph＝7.2±0.2混合磷酸鹽緩沖溶液為基質(zhì)配制成1mm葡萄糖酸溶液。

測試模式為負離子模式。樣品使用注射泵注入，流速5μl/min。噴霧電壓1.12kv，甲醇流速為40μl/min，得到圖4(b)的信號。相對在未開啟甲醇的情況(圖4(a))可見在甲醇開啟時，降低非分子離子峰強度至未去除的約4％。說明本發(fā)明離子化裝置能夠降低干擾。

實施例7、葡萄糖酶催化氧化的在線反應監(jiān)測

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于葡萄糖酶催化氧化，具體如下：

溶液配制：反應溶液中含有200mm葡萄糖，10mmph＝7.2磷酸鹽緩沖體系，230u葡萄糖氧化酶。

樣品使用離子化器的自動抽提功能進樣。甲醇流速50μl/min，離子化電壓2.2kv，反應體系使用恒溫水浴加熱，使用壓縮泵向反應體系內(nèi)鼓入空氣，在加入酶的同時開始記錄譜圖。得到圖5所示信號?？梢娖咸烟撬岬姆肿与x子峰強度隨反應時間增加而升高，說明本發(fā)明離子化裝置能用于反應的在線監(jiān)測。

實施例8、葡萄糖氧化的中間體檢測

使用本發(fā)明實施例1中離子化裝置應用于葡萄糖氧化的中間體檢測，具體如下：

溶液配制：每10ml反應溶液中含有10ppm葡萄糖和7ppmfad，230u葡萄糖氧化酶。

樣品使用注射器以50μl/min速度進樣。甲醇流速50μl/min，離子化電壓2.2kv，得到圖6(a)所示信號。與商品化esi得到的譜圖6(b)比較可見中間體準分子離子峰出現(xiàn)，而普通esi未能得到中間體的離子峰。說明本發(fā)明離子化裝置具有更溫和的電離效果。