氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]離子遷移譜儀(IMS)作為一種快速的痕量檢測(cè)儀器已在毒品、爆炸物、化學(xué)戰(zhàn)劑等安全檢測(cè)方面大量使用。IMS有如下優(yōu)點(diǎn):1)對(duì)單一成分的物質(zhì)檢出限低(納克?皮克)；2)分析速度快(I?10秒)；3)在大氣壓條件下工作，沒(méi)有龐大的真空系統(tǒng)，體積小；4)能夠檢測(cè)正離子和負(fù)離子，提供了很好的選擇性；5)不需要樣品前處理，測(cè)試簡(jiǎn)單。然而和其他現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)相比，MS有一些局限性:1)不能充分地處理化學(xué)混合物，因?yàn)樵陔x子源中復(fù)雜混合物中離子之間的交互作用會(huì)導(dǎo)致MS分辨模糊或產(chǎn)生不能分辨離子譜。因此當(dāng)多種成分的化學(xué)物干擾存在時(shí)，MS容易發(fā)生誤探測(cè)和假陽(yáng)性；2)線性響應(yīng)范圍低(限于I?2個(gè)量級(jí))，易飽和，因此必須要仔細(xì)的控制檢測(cè)樣品的量以避免發(fā)生飽和或非線性響應(yīng)。如果這些局限能被克服MS將成為一個(gè)更有力的分析工具。一個(gè)克服MS局限性的辦法是使其與氣相色譜儀(GC)聯(lián)用形成GC-1MS聯(lián)用譜儀，將GC作為IMS的前端預(yù)分器，GC提供了將復(fù)雜混合物分離成單一成分進(jìn)行探測(cè)的優(yōu)勢(shì)。
[0003]GC與MS聯(lián)用已被證實(shí)增加的一維GC保留時(shí)間信息拓展了 MS對(duì)有機(jī)化學(xué)成分檢測(cè)的分辨率，實(shí)現(xiàn)了更高的檢出限，增加了線性范圍。已有GC與MS聯(lián)用的專利技術(shù)，專利US5811059A和專利US6481263B1分別公開了一種GC與單模式MS聯(lián)用的技術(shù)，其分離能力好于單純的MS技術(shù)，但是卻只能檢測(cè)一種電性的帶電粒子，不能做到正負(fù)離子同時(shí)檢測(cè)，對(duì)于那些電親和性相反的物質(zhì)則無(wú)法檢測(cè)，比如負(fù)模式在檢測(cè)爆炸物方面有著優(yōu)秀的性能，卻不能檢測(cè)一些農(nóng)藥殘留，這將限制GC-MS的應(yīng)用范圍。而專利DE19502674C1公開了利用切換電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子兼測(cè)的方法，雖然實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子兼測(cè)的目的，但是由于切換時(shí)間間隔，不能同時(shí)測(cè)量正負(fù)離子，在測(cè)量中會(huì)遺失正負(fù)離子關(guān)聯(lián)信息。專利CN201917559U公開了一種GC和雙模式離子遷移譜聯(lián)用的裝置，雖然實(shí)現(xiàn)了混合物的正負(fù)離子同時(shí)檢測(cè)的技術(shù)，然而目前包括CN201917559U和US5811059A在內(nèi)的所公開的GC和MS聯(lián)用技術(shù)的專利都是將經(jīng)GC分離的樣品直接導(dǎo)入了電離區(qū)，這種將GC柱直接導(dǎo)入電離區(qū)結(jié)構(gòu)聲稱適用于包括放射源、光電離源、其他目前已知可用的所有電離源。而電離源是頂S主要功能部件，不同的電離源產(chǎn)生的電離效果對(duì)譜儀的性能具有非常直接的影響，比如目前應(yīng)用最廣的放射性β源都會(huì)放射出高能初生電子(63N1:67keV，3H:18keV)，如果采用樣品直接引入電離區(qū)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)樣品經(jīng)過(guò)放射源附近時(shí)，將會(huì)被高能β射線直接打成分子離子碎片，或被電離成帶正電的樣品分子離子。一方面樣品分子離子碎片會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)離子峰(RIP)增高，擾亂基線或產(chǎn)生干擾峰，減低譜儀的分辨率，尤其是對(duì)于如蛋白、核酸等生物大分子，硬電離源將會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的碎片，造成難以辨析的圖譜，使GC-1MS聯(lián)用譜儀難以拓寬到有機(jī)大分子的檢測(cè)領(lǐng)域。另一方面樣品分子離子碎片或帶正電的樣品分子離子會(huì)進(jìn)而與反應(yīng)離子發(fā)生反應(yīng)生成不能分辨離子譜，導(dǎo)致譜線紊亂，嚴(yán)重影響譜線分析。而如果使用另一種應(yīng)用較廣泛的電離源-脈沖電暈放電，雖然電暈放電屬于軟電離(初生電子5eV?1eV),不會(huì)將樣品分子成打碎片，然而會(huì)使通過(guò)電暈針附近的樣品分子電離成帶正電的分子離子，帶正電的樣品分子離子能與未被電離的載氣分子反應(yīng)而增加樣品分析的復(fù)雜性甚至擾亂峰分析，此外還能與負(fù)反應(yīng)離子發(fā)生中和反應(yīng)被毀滅，從而逃逸檢測(cè)。除了上述設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)的問(wèn)題外，目前的專利，包括雙模式MS(CN201917559U)和單模式MS(US5811059A)還存在另一個(gè)設(shè)計(jì)缺陷，即在電離區(qū)產(chǎn)生的正離子和負(fù)離子在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)時(shí)未能被分開。因?yàn)殡婋x源電離載氣時(shí)將會(huì)同時(shí)產(chǎn)生正離子(主要是(H2O)nH+)和負(fù)離子(主要是CV(H2O)2)，在電離區(qū)同一空間內(nèi)生成的正負(fù)離子之間會(huì)產(chǎn)生庫(kù)侖吸引力，如果不在電離區(qū)加一個(gè)推斥電壓，在載氣流帶動(dòng)下進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的正離子與負(fù)離子(或電子)將會(huì)因它們之間的碰撞和重新結(jié)合而中和，這個(gè)反應(yīng)區(qū)將變成一個(gè)正負(fù)離子毀滅的陷阱，即便在電離區(qū)加上一個(gè)推斥電壓將不同電荷的離子分開，而由于離子重新結(jié)合和所造成的損失還是存在的[Siegel，M.ff., Atmospheric pressure 1nizat1n, in Plasma Chromatography, Carr, T.ff., Ed.,Plenum Press, New York, 1984, chap.3, pp.95-113.],因此這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)造成反應(yīng)離子的損失，從而導(dǎo)致基線信號(hào)低下，儀器檢測(cè)靈敏度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備，該氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備能夠避免樣品分子離子碎片的產(chǎn)生或樣品分子電離成帶正電的分子離子，由此能夠有效提高檢測(cè)靈敏度。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備，該氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備包括:氣相色譜儀，離子遷移譜儀，該離子遷移譜儀包括:用于使諸如載氣的氣體電離產(chǎn)生離子的電離區(qū)，以及與所述電離區(qū)相鄰、與所述電離區(qū)不同的用于使離子與樣品結(jié)合的反應(yīng)區(qū)，以及樣品輸送裝置，該樣品輸送裝置連接氣相色譜儀和反應(yīng)區(qū)，使來(lái)自氣相色譜儀的樣品不經(jīng)過(guò)電離區(qū)，而直接被輸送到反應(yīng)區(qū)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述離子遷移譜儀還包括:大致設(shè)置在電離區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間的電極，該電極能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，用于使電離區(qū)產(chǎn)生的離子中的正離子或負(fù)離子移動(dòng)到反應(yīng)區(qū)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，離子遷移譜儀是雙模式離子遷移譜儀，并且包括與電離區(qū)相鄰的兩個(gè)所述反應(yīng)區(qū)，并且所述離子遷移譜儀還包括:分別大致設(shè)置在電離區(qū)與兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中的一個(gè)之間以及電離區(qū)與兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中的另一個(gè)之間的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，用于使電離區(qū)產(chǎn)生的離子中的正離子和負(fù)離子分別移動(dòng)到兩個(gè)反應(yīng)區(qū)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述電極具有喇叭口狀。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述樣品輸送裝置還包括:用于輸送樣品的管道；以及分流閥，該分流閥設(shè)置在管道上，用于調(diào)節(jié)被輸送到兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的樣品量。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述載氣可以是空氣或氮?dú)狻?br>[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種離子遷移譜儀，該離子遷移譜儀包括:用于使氣體電離產(chǎn)生離子的電離區(qū)，與所述電離區(qū)相鄰、與所述電離區(qū)不同的用于使離子與樣品結(jié)合的反應(yīng)區(qū)，以及樣品輸送裝置，該樣品輸送裝置用于將樣品不經(jīng)過(guò)電離區(qū)，而直接輸送到反應(yīng)區(qū)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述離子遷移譜儀還包括:大致設(shè)置在電離區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間的電極，該電極能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，用于使電離區(qū)產(chǎn)生的離子中的正離子或負(fù)離子移動(dòng)到反應(yīng)區(qū)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，離子遷移譜儀是雙模式離子遷移譜儀，并且包括與電離區(qū)相鄰的兩個(gè)所述反應(yīng)區(qū)，并且
[0014]所述離子遷移譜儀還包括:分別大致設(shè)置在電離區(qū)與兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中的一個(gè)之間以及電離區(qū)與兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中的另一個(gè)之間的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，用于使電離區(qū)產(chǎn)生的離子中的正離子和負(fù)離子分別移動(dòng)到兩個(gè)反應(yīng)區(qū)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述電極具有喇叭口狀。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，氣相色譜儀與離子遷移譜儀聯(lián)用設(shè)備一方面實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子同時(shí)檢測(cè)，將正負(fù)圖譜建立起了關(guān)聯(lián)，對(duì)某些物質(zhì)的分離能力好于通過(guò)切換電壓實(shí)現(xiàn)正負(fù)模式的單管MS。一方面能避免樣產(chǎn)生樣品分子離子碎片的產(chǎn)生，使圖譜簡(jiǎn)潔易辨認(rèn)，從而更準(zhǔn)確的檢測(cè)目標(biāo)分子，有效地提高分辨能力，進(jìn)而使GC-1MS聯(lián)用設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到分析高極性、難揮發(fā)和熱不穩(wěn)定有機(jī)大分子樣品的范圍。另一方面能夠克服正離子與負(fù)離子離子發(fā)生中和毀滅而逃逸檢測(cè)的缺陷，能夠有效提高提高檢測(cè)靈敏度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，本發(fā)明的GC-MS聯(lián)用設(shè)備融合了 GC和雙模式MS兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。GC可以是一種常規(guī)的分離儀器，在GC中氣態(tài)樣品隨著載氣經(jīng)過(guò)一個(gè)分離柱，分離柱中設(shè)有固定相，樣品組分通過(guò)與固定相分子之間的相互作用不同因而通過(guò)分離柱的保留時(shí)間就不同，GC以保留時(shí)間特征實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的鑒別。GC的保留時(shí)間在分鐘量級(jí)(幾分鐘?幾十分鐘，最小峰寬十幾秒)。而IMS測(cè)量的物質(zhì)組分的漂移時(shí)間為毫秒量級(jí)(一般幾個(gè)到幾十個(gè)毫秒，峰寬小于