一种利用介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置的制作方法

本发明涉及质谱领域，具体地说是介质阻挡放电辅助电喷雾电离的离子源装置。

背景技术：

质谱分析是一个将目标物引入到离子源，被电离后再传输到检测器,根据其质荷比的差异进行分离的过程。这个过程中，离子化方式不但决定了样品引入方式，还影响着目标物最终的出现形式，如是否有碎片，带电荷情况等。因此，离子源是质谱仪器的"心脏"。电喷雾电离作为一种常见的大气压质谱离子化方法，已经广泛用于生物大分子的电离。电喷雾电离通过将电压施加到液体上使其带电，带电液体在毛细管出口形成泰勒锥，当电场力克服表面张力，带电液体喷出形成带电液滴，通过离子蒸发产生离子。但是电喷雾电离存在离子化效率低的问题。

研究者们也在开发其他形式的离子源，比如利用气体放电技术产生的等离子体来电离目标物，目前应用到质谱离子源上气体放电技术主要有辉光放电(glowdischarge,gd)、电晕放电(coronadischarge,cd)、介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge，dbd)等，其中介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电，放电产生低温等离子体，相比于其他放电形式介质阻挡放电由于有绝缘介质的存在，无法形成电流回路，从而避免过热，是一种十分有优势的气体放电技术。

技术实现要素：

针对电喷雾电离离子化效率低的问题，本发明提出一种离子源装置，将介质阻挡放电装置与电喷雾离子源装置耦合，同时利用介质阻挡放电和电喷雾电离化合物，大大提高离子源的离子化效率。

本发明的技术方案是：

一种利用介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置，由介质阻挡放电装置，电喷雾电离离子源装置组成，其特征在于：介质阻挡放电装置由内导管，外导管，内电极，外电极，交流高压电源和二通组成；二通为有贯穿圆形通孔的柱状体，通孔一侧开口端沿轴向设有两级台阶孔，其中第一台阶孔直径大于第二台阶孔直径；通孔另一侧开口端设有内螺纹，形成螺纹孔；于二通内部有l形通孔，l形通孔的二个开口端分别通向二通侧壁面和第一台阶孔底面；内导管入口端插入第二台阶孔并与其密封，外导管入口端插入第一台阶孔并其密封，内导管和外导管同轴穿套形成套管结构；外导管外壁上设有一连接引出管，用于引入放电气体；筒状内电极紧密套设贴合在内导管的外壁面上，筒状外电极紧密套设贴合在外导管的外壁面上；内电极引出线通过l型通孔从二通的侧壁引出，并用胶密封通孔侧壁上的引出口；交流高压电源分别与与内电极相连的内电极引出线和与外电极相连的外电极引出线连接；电喷雾电离离子源由喷针，直流高压电源，三通，电极和电喷雾液体源组成；喷针穿过内导管和二通的圆形通孔，入口端与三通的一个连接口相连，出口端伸出内导管远离第二台阶孔的出口端面，并用螺帽将喷针固定到二通的另一侧开口端的螺纹孔上；三通另外两个连接口分别与电极和电喷雾液体源相连；直流高压电源的正极与电极连接，直流高压电源的负极与质谱的采样锥连接；整个离子源装置置于采样锥前端，喷针出口面向采样锥的入口，内导管出口端面位于外导管内部。

所述内导管、外导管、二通和三通由绝缘材料制成；所述内导管和外导管材质为玻璃、石英或陶瓷；所述二通和三通的材质为peek、聚醚砜酮或聚四氟乙烯。

所述内电极和外电极为导电金属环形电极。

所述喷针为一内径0.01-1mm，出口端内径收缩至0.01-0.15mm的石英管；出口端与内导管远离第二台阶孔的出口端面相距1-10mm；外导管出口端面与内导管出口端面之间的距离为0-20mm。

所述外导管出口端面与采样锥之间的距离为1-20mm。

所述外导管的出口端设有直径变小的收口。

所述二通为圆柱体，于其一侧端面设有圆柱形第一凹槽，于第一凹槽底面设有圆柱形第二凹槽，于第二凹槽底面设有圆形通孔，第一凹槽、第二凹槽、圆形通孔与二通同轴，上端面沿轴向先后有两级台阶孔，其中第一台阶孔直径大于第二台阶孔直径；二通另一侧端面圆形通孔设有内螺纹，形成螺纹孔；于第一凹槽底面与二通侧壁面间设有l形通孔，l形通孔分别通向侧壁面和第一台阶孔。

本发明的离子源装置将质谱原有的电喷雾离子源装置与介质阻挡放电装置有机结合，两种离子化方式同时进行。本发明的结构中，喷针处于导管中心，避免了喷雾受到不均匀气流影响；同时，这种同轴结构可以保证介质阻挡放电产生的等离子体在放电气体氛围中电离目标物，避免了对吹结构中等离子体在空气氛围中电离目标物，导致空气加速等离子体中活性组分淬灭的问题。因此本发明的离子源装置能同时利用介质阻挡放电和电喷雾电离产生离子，大大提高了离子化效率，提高质谱灵敏度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置示意图。

其中：1-内导管，2-外导管，3-内电极，4-外电极，5-交流高压电源，6-二通，7-引出管，8-l型小孔，9-内电极引出线，10-外电极引出线，11-喷针，12-直流高压电源，13-三通，14-电极，15-电喷雾溶液源，16-采样锥

图2是实施例5的介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置示意图

其中：1-内导管，2-外导管，3-内电极，4-外电极，5-交流高压电源，6-二通，7-引出管，8-l型小孔，9-内电极引出线，10-外电极引出线，11-喷针，12-直流高压电源，13-三通，14-电极，15-电喷雾溶液源，16-采样锥。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种利用介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置，由介质阻挡放电装置，电喷雾电离离子源装置组成。介质阻挡放电装置由内导管1(内径6mm，外径8mm)，外导管2(内径10mm，外径12mm)，内电极3(铜材质)，外电极4(铜材质)，交流高压电源5和二通6(peek材质)组成；二通6为有贯穿圆形通孔的柱状体，通孔一侧开口端沿轴向设有两级台阶孔，第一台阶孔直径12mm，第二台阶孔直径8mm；通孔另一侧开口端设有内螺纹，形成螺纹孔；于二通6内部有直径1mm的l形通孔8，l形通孔8的二个开口端分别通向二通侧壁面和第一台阶孔底面；内导管1入口端插入第二台阶孔并与其密封，外导管2插入第一台阶孔并与其密封，内导管1和外导管2同轴穿套形成套管结构，外导管出口端与内导管出口端相距4mm，且外导管距离采样锥16更近；外导管2外壁上设有一连接引出管7，用于引入放电气体；筒状内电极3紧密套设贴合在内导管1的外壁面上，筒状外电极4紧密套设贴合在外导管2的外壁面上；内电极引出线9通过l型通孔8从二通6侧壁引出，并用胶密封通孔侧壁上的引出口；交流高压电源5分别与与内电极相连的内电极引出线9和与外电极相连的外电极引出线10连接；电喷雾电离离子源由喷针11，直流高压电源12，三通13(peek材质)，电极14(铂丝)和电喷雾液体源15组成；喷针11是内径0.075mm，出口端收缩至内径0.01mm的石英管，喷针11穿过内导管1和二通6的圆形通孔，入口端与三通13的一个连接口相连，出口端伸出内导管1远离第二台阶孔的出口端面2mm，并用螺帽将喷针11固定到二通6的另一侧开口端的螺纹孔上；三通13另外两个连接口分别与电极14和电喷雾液体源15相连；直流高压电源12的正极与电极14连接，直流高压电源12的负极与质谱的采样锥16连接。整个离子源装置置于采样锥前端，外导管出口端面距离采样锥5mm，喷针11出口面向采样锥16的入口，内导管1出口端面位于外导管2内部。装置的示意图见图1。

实施例2

如实施例1所述，其中内1和外导管2为陶瓷材质；内电极3和外电极4为铂材质，二通6和三通13为聚醚砜酮材质。

实施例3

如实施例1所述，其中喷针11出口端伸出二通6，接近内导管(1)远离第二台阶孔的出口端面2mm，且喷针11在内导管1内部距离采样锥16由近及远的依此是外导管2出口端面，内导管1远离第二台阶孔的出口端面和喷针11出口端。

实施例4

如实施例1所述，其中内导管1出口端面位于外导管2外部，距离采样锥16由近及远的依此是喷针11出口端，内导管1远离第二台阶孔的出口端面和外导管2出口端面。

实施例5

一种利用介质阻挡放电辅助离子化的离子源装置，由介质阻挡放电装置，电喷雾电离离子源装置组成。介质阻挡放电装置由内导管1(内径6mm，外径8mm)，外导管2(内径10mm，外径12mm，出口端收缩至内径2mm)，内电极3(铜材质)，外电极4(铜材质)，交流高压电源5和二通6(peek材质)组成；二通6为有贯穿圆形通孔的柱状体，通孔一侧开口端沿轴向设有两级台阶孔，第一台阶孔直径12mm，第二台阶孔直径8mm；二通孔另一侧开口端设有内螺纹，形成螺纹孔；于二通6内部有直径1mm的l形通孔8，l形通孔8的二个开口端分别通向二通侧壁面和第一台阶孔底面；内导管1入口端插入第二台阶孔并与其密封，外导管2插入第一台阶孔并与其密封，内导管1和外导管2同轴穿套形成套管结构，外导管出口端与内导管出口端相距8mm，且内导管出口端位于外导管出口端内部；外导管2外壁上设有一连接引出管7，用于引入放电气体；筒状内电极3紧密套设贴合在内导管1的外壁上，筒状外电极4紧密套设贴合在外导管2的外壁上；内电极引出线9通过l型通孔8从二通6侧壁引出，并用胶密封通孔侧壁上的引出口；交流高压电源5分别与内电极相连的内电极引出线9和与外电极相连的外电极引出线10连接；电喷雾电离离子源由喷针11，直流高压电源12，三通13(peek材质)，电极14(铂丝)和电喷雾液体源15组成；喷针11是内径0.25mm，出口端收缩至内径0.15mm的石英管，喷针11穿过内导管1和二通6的圆形通孔，入口端与三通13的一个连接口相连，出口端伸出内导管1远离第二台阶孔的出口端面2mm，并用螺帽将喷针11固定到二通6的另一侧开口端的螺纹孔上；三通13另外两个连接口分别与电极14和电喷雾液体源15相连；直流高压电源12的正极与电极14连接，直流高压电源12的负极与质谱的采样锥16连接。整个离子源装置置于采样锥16前端，外导管出口端面距离采样锥2mm。装置的示意图见图2。