一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，包括惰性氣體供給裝置、離子發(fā)生器、石英玻璃管、加熱帶、直形點(diǎn)滴管以及溫控設(shè)備，惰性氣體供給裝置用管路和離子發(fā)生器的入口相連，離子發(fā)生器的出口與石英玻璃管的入口連接，石英玻璃管的出口端與直形點(diǎn)滴管一端緊密連接，直形點(diǎn)滴管的另一端與質(zhì)譜儀的毛細(xì)管入口對準(zhǔn)，加熱帶纏繞在石英玻璃管上；所述的溫控設(shè)備給纏繞在石英玻璃管上加熱帶通或斷電。利用其可進(jìn)行質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣來實(shí)現(xiàn)對化學(xué)物品分析。
【專利說明】一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置及其在直接實(shí)時分析質(zhì)譜中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]直接實(shí)時分析質(zhì)譜(以下簡稱DART)是一種新的質(zhì)譜電離技術(shù)。由美國JEOL公司于2005年發(fā)明。這種電離源可以直接在大氣壓條件下，中性或惰性氣體(如N2或He)經(jīng)放電產(chǎn)生激發(fā)態(tài)原子，對該激發(fā)態(tài)原子進(jìn)行快速加熱和電場加速，使其解析并瞬間離子化待測樣品表面的標(biāo)志性化合物或待測化合物，進(jìn)行質(zhì)譜或串聯(lián)質(zhì)譜檢測，從而實(shí)現(xiàn)樣品的實(shí)時直接分析樣品再也無需冗繁的樣品處理和制備。能在幾秒鐘內(nèi)分析存在于氣體液體固體或材料表面的化合物，從而對樣品低損耗定性和半定量分析。
[0003]首先，氣體進(jìn)入放電室，放電室內(nèi)的針電極和第一個多孔電極(接地電極)之間加上3-5千伏的高壓高電壓激發(fā)輝光放電,使氣態(tài)氦原子或氮?dú)夥肿幼優(yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，在腔內(nèi)形成離子、電子和激發(fā)態(tài)氣體的等離子體，受激發(fā)后形成的等離子體流動到可進(jìn)行加熱的第二個室中，通過格柵電極可以過濾極性不同的離子實(shí)現(xiàn)不同類型離子的檢測。
[0004]DART 一般采用氦氣作為離子化氣體。對于載氣流速的影響，低流速的情況下可用于離子化的激發(fā)態(tài)氣體的數(shù)量少，樣品離子化效率低；流速過高會造成樣品的濺射損失，進(jìn)入質(zhì)譜的樣品量減少，所以需要對載氣流速進(jìn)行優(yōu)化溫度的改變會影響激發(fā)態(tài)氦原子的動能，從而影響DART的離子化效率。
[0005]考慮到以上因素的影響，為了能用于大多數(shù)樣品的分析，目前的DART裝置都比較復(fù)雜，這使其成本大大提高。而為了使DART裝置操作簡便，在設(shè)計時通常不提供復(fù)雜的調(diào)節(jié)裝置，使其對特殊樣品分析研究和特定質(zhì)譜儀的連接方面不夠靈活。這都使現(xiàn)有的DART技術(shù)存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與不同質(zhì)譜儀之間的接口差異較大存在安裝問題、成本較高等問題，難以在普通實(shí)驗(yàn)室大范圍推廣使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的為了解決上述的儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、昂貴、與質(zhì)譜儀匹配不夠靈活等技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、造價成本低、離子化效率良好、靈敏度高的無需樣品前處理的可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的裝置，并將其用于待測樣品的質(zhì)譜分析。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，包括惰性氣體供給裝置、離子發(fā)生器、石英玻璃管、加熱帶、直形點(diǎn)滴管以及溫控設(shè)備；
惰性氣體供給裝置用管路和離子發(fā)生器相連，離子發(fā)生器出口與石英玻璃管的入口連接，石英玻璃管的出口端與直形點(diǎn)滴管一端密閉連接，直形點(diǎn)滴管的另一端與質(zhì)譜儀的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)放置，距離為1-1Omm,優(yōu)選為3-5mm ；
石英管上纏繞加熱帶； 所述的溫控設(shè)備給纏繞在石英玻璃管上加熱帶通或斷電，以控制石英管內(nèi)的電離氣體的溫度，其控制方式采用PID (比例-積分-微分)調(diào)節(jié)控制的方式；
所述的直形點(diǎn)滴管為一次成型的三段漸縮型直管，與石英玻璃管出口端相連的一段直管的直徑為5-20mm、長度為lO-lOOmm，中間段直管的直徑在其前、后兩段直管的直徑范圍內(nèi)漸縮變化并與前后兩段直管平滑連接、長度為10-40mm，另外一段直管的直徑為l_4mm、長度為3_20mm ；
所述的直形點(diǎn)滴管的材質(zhì)為玻璃、石英或陶瓷等絕緣材料。
[0008]利用上述的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置與質(zhì)譜儀連接即可對待測樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析，步驟如下:
將氬氣、氦氣或氮?dú)馔ㄟ^惰性氣體供給裝置進(jìn)入帶有3-6KV，優(yōu)選4.6KV高壓的離子發(fā)生器，高電壓激發(fā)輝光放電使氣態(tài)惰性氣體變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，在腔內(nèi)形成離子電子和激發(fā)態(tài)惰性氣體的等離子體，等離子體流動到裹有加熱帶的石英玻璃管被加熱至150-500°C，優(yōu)選300°C，待氣流穩(wěn)定Imin后，在直形點(diǎn)滴管的內(nèi)壁處加入含有待測樣品的溶液，然后將直形點(diǎn)滴管與質(zhì)譜儀的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)放置，距離為1-1Omm,優(yōu)選為3-5mm,然后開啟質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析；
所述的含有待測樣品的溶液，由Iml待測樣品的甲醇溶液和10ul的甲酸組成，所述的待測樣品為中性、堿性或酸性化學(xué)樣品，如苯乙醇、桔皮素等，本發(fā)明的實(shí)施例中僅以苯乙醇、桔皮素進(jìn)行了舉例，但并不限制利用本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對其他待測化學(xué)物品的測定；
所述的質(zhì)譜儀為傅里葉變換質(zhì)譜儀，本發(fā)明的實(shí)施例中所用的傅里葉變換質(zhì)譜儀為德國布魯克公司的solariX 70 FT-MS型傅里葉變換質(zhì)譜儀；
上述的傅里葉變換質(zhì)譜儀的質(zhì)譜分析條件如下:
設(shè)置傅里葉變換質(zhì)譜儀為正離子檢測模式，電離電壓為-4.5KV，干燥氣體溫度為200°C，質(zhì)譜掃描范圍為54-lOOOm/z，其他參數(shù)采用傅里葉變換質(zhì)譜儀系統(tǒng)默認(rèn)值。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和具有良好的靈活性，對樣品和質(zhì)譜儀的接口沒有復(fù)雜的限制，可直接連接不同類型的質(zhì)譜儀使用。
[0010]進(jìn)一步，利用本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析，可對樣品直接進(jìn)行吹掃電離，不需要樣品前處理、裝置簡單、檢測速度快，并能獲取豐富的樣品化學(xué)信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1、實(shí)施例1的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2a、應(yīng)用實(shí)施例1的苯乙醇實(shí)時直接進(jìn)樣分析的一級質(zhì)譜圖；
圖2b、應(yīng)用實(shí)施例2的桔皮素實(shí)時直接進(jìn)樣分析的一級質(zhì)譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明各實(shí)施例中所用的:甲酸和苯乙醇購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，桔皮素購自上海如吉生物科技有限公司。
[0014]實(shí)施例1
一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，包括惰性氣體供給裝置1、離子發(fā)生器2、石英玻璃管4、加熱帶3、直形點(diǎn)滴管7以及溫控設(shè)備5 ；
惰性氣體選用氬氣，其供給裝置I用硅膠管和離子發(fā)生器2相連，離子發(fā)生器2的出口與石英玻璃管4的入口連接，石英玻璃管4的出口端與直形點(diǎn)滴管7的一端密閉連接，直形點(diǎn)滴管7的另一端與質(zhì)譜儀6的玻璃毛細(xì)管入口 6對準(zhǔn)放置,距離為3-5_ ；
所述的直形點(diǎn)滴管7為一次成型的三段漸縮型直管，與石英玻璃管4出口端相連的一段直管的直徑為9mm、長度為40mm，中間段直管的直徑在其前、后兩段直管的直徑范圍內(nèi)漸縮變化并與前后兩段直管平滑連接、長度為15mm，另外一段直管的直徑為2mm、長度為5mm ；所述的直形點(diǎn)滴管7的材質(zhì)為玻璃；
所述的離子發(fā)生器2為深圳市?？损┓漓o電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的斯萊德牌SL-080BF型連體離子風(fēng)蛇；
所述的質(zhì)譜儀6為傅里葉變換質(zhì)譜儀，為德國布魯克公司的solariX 70 FT-MS型； 加熱帶3纏繞在石英玻璃管4上，加熱帶的功率為0.1Kff ；
所述的溫控設(shè)備5采用上海圖靈儀表有限公司的XMTD-6411型PID溫度控制器，通過其給纏繞在石英玻璃管4上的加熱帶3通電或斷電，以控制石英玻璃管4及其內(nèi)部電離氣體的溫度。
[0015]應(yīng)用實(shí)施例1
利用實(shí)施例1的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對苯乙醇進(jìn)行分析，步驟如下:
取待測樣品苯乙醇1ml，加入10ul的甲酸，將惰性氣體氬氣的流速調(diào)至4L/min，加熱帶3的溫度設(shè)置在300°C，待氣流穩(wěn)定Imin后，在直形點(diǎn)滴管7的內(nèi)壁處加入10ul待測樣品苯乙醇和甲酸的混合液，然后將直形點(diǎn)滴管7與質(zhì)譜儀6的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)放置，距離為3-5mm,然后開啟質(zhì)譜儀6進(jìn)行質(zhì)譜分析；
所述的質(zhì)譜儀為傅里葉變換質(zhì)譜儀，為德國布魯克公司的solariX 70 FT-MS ；
上述solariX 70 FT-MS的質(zhì)譜分析條件如下:
設(shè)置solariX 70 FT-MS為正離子檢測模式，電離電壓為-4.5KV，干燥氣體溫度為200°C，質(zhì)譜掃描范圍為54-1000m/z，其他參數(shù)采用solariX 70 FT-MS系統(tǒng)默認(rèn)值。
[0016]上述質(zhì)譜分析后所得的苯乙醇的一級質(zhì)譜圖如圖2a所示，醇類物質(zhì)出峰一般為[M+H]+、[2M+H]+，本實(shí)驗(yàn)苯乙醇出峰為[2M+H]+，理論值[2M+H]+是245.15361，從圖2a中可以看出苯乙醇測量值為245.15450，與理論值誤差僅為3.63ppm。表明圖2a中245.15450為苯乙醇[2M+H]+峰，表明利用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析測定樣品，其測定誤差小，測定結(jié)果準(zhǔn)確。
[0017]應(yīng)用實(shí)施例2
利用實(shí)施例2的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對桔皮素標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分析，步驟如下:
取待測樣品桔皮素3mg，溶于2mL含1%甲酸的甲醇水溶液中，得到待測樣品桔皮素溶液。將惰性氣體氬氣的流速調(diào)至4L/min，加熱帶溫度設(shè)置在300°C，待氣流穩(wěn)定Imin后，在直形點(diǎn)滴管7的內(nèi)壁加入10ul上述配制的桔皮素溶液，然后將直形點(diǎn)滴管7與質(zhì)譜儀6的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)放置，距離為3-5mm,然后開啟質(zhì)譜儀6進(jìn)行質(zhì)譜分析；
所述的質(zhì)譜儀為德國布魯克公司的solariX 70 FT-MS型傅里葉變換質(zhì)譜儀；
上述solariX 70 FT-MS的質(zhì)譜分析條件如下:
設(shè)置solariX 70 FT-MS為正離子檢測模式，電離電壓為-4.5KV，干燥氣體溫度為200°C，質(zhì)譜掃描范圍為54-1000m/z，其他參數(shù)采用solariX 70 FT-MS系統(tǒng)默認(rèn)值。
[0018]上述質(zhì)譜分析后所得的桔皮素標(biāo)準(zhǔn)品的一級質(zhì)譜圖如圖2b所示，桔皮素[M+H] +理論值為373.12818，從圖2b中可以看到的峰為373.13247，因此該峰為桔皮素的[M+H] +峰，表明利用本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀時直接進(jìn)樣分析的裝置對樣品進(jìn)行測定，其測定誤差小，測定結(jié)果準(zhǔn)確。
[0019]綜上所述，本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。對樣品的定性誤差很小，實(shí)現(xiàn)了對樣品的實(shí)時直接定性分析。
[0020]以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，其特征在于所述的可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置包括惰性氣體供給裝置、離子發(fā)生器、石英玻璃管、加熱帶、直形點(diǎn)滴管以及溫控設(shè)備； 惰性氣體供給裝置用管路和離子發(fā)生器的入口相連，離子發(fā)生器的出口與石英玻璃管的入口連接，石英玻璃管的出口端與直形點(diǎn)滴管一端密閉連接，直形點(diǎn)滴管的另一端在使用時與質(zhì)譜儀的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)，距離為1-1Omm ； 加熱帶纏繞在石英玻璃管上； 所述的溫控設(shè)備給纏繞在石英玻璃管上加熱帶通或斷電； 所述的惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝猓? 所述的直形點(diǎn)滴管為一次成型的三段漸縮型直管，與石英玻璃管出口端相連的一段直管的直徑為5-20mm、長度為lO-lOOmm，中間段直管的直徑在其前、后兩段直管的直徑范圍內(nèi)漸縮變化并與前后兩段直管平滑連接、長度為10-40mm，另外一段直管的直徑為l_4mm、長度為3_20mm ； 所述的直形點(diǎn)滴管的材質(zhì)為玻璃、石英或陶瓷。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，其特征在于所述的直形點(diǎn)滴管的另一端在使用時與質(zhì)譜儀的玻璃毛細(xì)管入口的距離為3-5_。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置，其特征在于所述的離子發(fā)生器為深圳市?？损┓漓o電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的斯萊德牌SL-080BF型連體離子風(fēng)蛇； 所述的質(zhì)譜儀為德國布魯克公司制造的solariX 70 FT-MS型傅里葉變換質(zhì)譜儀。
4.利用如權(quán)利要求1、2或3所述的一種可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對待測樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的方法，其特征在于步驟如下: 首先，由惰性氣體供給裝置提供惰性氣體進(jìn)入帶有3-6KV高壓的離子發(fā)生器，高電壓激發(fā)輝光放電使氣態(tài)惰性氣體變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，在腔內(nèi)形成離子電子和激發(fā)態(tài)惰性氣體的等離子體，等離子體流動到纏繞有加熱帶的石英玻璃管，被加熱至150-500°C，待氣流穩(wěn)定Imin后，在直形點(diǎn)滴管的內(nèi)壁處加入含有待測樣品的溶液，將直形點(diǎn)滴管與質(zhì)譜儀的玻璃毛細(xì)管入口對準(zhǔn)放置，距離為1-lOmm，然后開啟質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析； 所述的待測樣品為中性、堿性或酸性化學(xué)樣品； 所述的質(zhì)譜儀為傅里葉變換質(zhì)譜儀，其質(zhì)譜分析條件如下: 設(shè)置傅里葉變換質(zhì)譜儀，根據(jù)檢測的正負(fù)離子選擇檢測模式，電離電壓對正離子為-4.5KV，對負(fù)離子為+4.5kV，干燥氣體溫度為200°C，質(zhì)譜掃描范圍為54-lOOOm/z，其他參數(shù)采用傅里葉變換質(zhì)譜儀系統(tǒng)默認(rèn)值，進(jìn)樣量為10ul。
5.如權(quán)利要求4所述的利用可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的簡易裝置對待測樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的方法，其特征在于所述的離子發(fā)生器為深圳市福克皓防靜電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的斯萊德牌SL-080BF型連體離子風(fēng)蛇； 所用的傅里葉變換質(zhì)譜儀為德國布魯克公司的solariX 70 FT-MS型傅里葉變換質(zhì)譜儀。
6.如權(quán)利要求4所述的利用可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀實(shí)時直接進(jìn)樣分析的裝置對待測樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的方法，其特征在于所述的待測樣品為中性、堿性或酸性化學(xué)樣品； 所述的離子發(fā)生器的壓力為4.6KV，等離子體流動到纏繞有加熱帶的石英玻璃管，被加熱至300°C。
【文檔編號】G01N27/68GK104237371SQ201410459955
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】許旭, 韓玉良, 張耀利, 楊宇輝 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院