本發明涉及質譜檢測領域，尤其是涉及用于耦合大氣壓接口軌道阱質譜的復合離子源裝置。

背景技術：

1、離子源是質譜儀的核心部分，用于將中性分子轉化為離子，是質譜分析的首要環節，關乎到整個質譜儀系統的靈敏度、可分析范圍、穩定性和分析的準確度等。大氣壓離子源（api）是一種在大氣壓條件下使樣品分子電離的技術。現有的耦合大氣壓接口質譜的離子源主要以化學電離（ci）源為主。然而，化學電離（ci）方法的在線質譜通常基于某一種特定反應離子，通過離子反應劑與待測物發生離子-分子反應，生成加合離子，使待測物荷電，能檢測的物質受離子親和勢的限制，具有較強的選擇性，只能測量特定種類的化合物。化學電離（ci）通常對極性物質的適用性較好，能夠有效電離并提供完整的分子信息，但對非極性或弱極性物質的適用性較差，電離效率較低。

2、相比之下，另一種軟電離技術-光電離，根據光子能量是否超過待測物電離能而判斷是否被電離，是一種廣譜性的電離方式。光電離質譜通常使用激發氪氣產生的真空紫外光電離待測物，光子能量約為10ev，除個別電離能高于10ev的含3個碳以下的小分子有機物以外，對絕大多數極性和非極性有機物具有廣泛適用性。此外，該離子化形式還具有分子離子產率高、碎片少、質譜解釋簡單、線性動態范圍寬、對基質組分的耐受性好等眾多其他優點。

3、光誘導締合電離（pai）是近年來發現的一種新的電離途徑。締合電離通過中性分子（激發或不激發）間的碰撞產生離子，并涉及新鍵的生成，本質上既不屬于直接光電離，也不屬化學電離或摻雜劑輔助光電離（即使用試劑離子，通過離子-分子反應使待測物荷電），其離子化效率與直接光電離相比可提高幾十倍乃至上千倍。該過程同時利用光能和生成新鍵的化學能使待測物荷電，因此不受待測物電離能和離子親和勢（如質子親和勢）的限制，對弱極性到強極性的有機物具有廣譜適用性。同時，得到的質譜圖簡潔清晰，在達到高靈敏度的同時易獲得較低的檢出限。

4、可見，如果將這兩種電離技術進行結合，可實現對不同極性、電離能以及離子親和勢的有機組分的高效電離，擴寬現有大氣壓離子源的檢測對象范圍，但是目前還沒有關于這兩種離子源相結合的復合離子源的相關報道，也沒有光誘導締合電離方式與大氣壓接口質譜聯用的裝置與設計。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供用于耦合大氣壓接口軌道阱質譜的復合離子源裝置，將光電離與光誘導締合電離兩種電離技術進行融合，基于高通量射頻真空紫外光源，通過在電離區加或不加氣態ch2cl2切換光誘導締合電離和光電離模式，使得復雜混合物中不同極性、電離能以及離子親和勢的有機組分都能得到高效電離，并通過合理的結構設計，與具有大氣壓接口的高分辨軌道阱質譜耦合，實現復雜有機組分檢測范圍的拓寬，提高對低豐度或高分子量有機組分的分辨能力和檢測靈敏度。

2、為實現上述目的，本發明提供了用于耦合大氣壓接口軌道阱質譜的復合離子源裝置，包括光電離/光誘導締合電離離子化及離子傳輸機構、氣體進樣機構、高通量射頻真空紫外光源機構和離子源與質譜接口機構，氣體進樣機構與光電離/光誘導締合電離離子化及離子傳輸機構固定連接，高通量射頻真空紫外光源機構與光電離/光誘導締合電離離子化及離子傳輸機構固定連接，離子源與質譜接口機構與光電離/光誘導締合電離離子化及離子傳輸機構固定連接。

3、優選的，光電離/光誘導締合電離離子化及離子傳輸機構包括離子源腔體外殼、金屬柵網、電離器、離子聚焦引入電極、離子源抽氣管，電離器與氣體進樣機構密封連接，連接處設金屬柵網，電離器、離子聚焦引入電極位于離子源腔體外殼內，離子源腔體外殼上部和下部對稱設置有離子源抽氣管。

4、優選的，氣體進樣機構包括樣品氣進樣管和鞘氣進樣管，樣品氣進樣管和鞘氣進樣管均為不銹鋼管，鞘氣進樣管的徑向兩側對稱引入鞘氣，樣品氣進樣管位于鞘氣進樣管內部，且與鞘氣進樣管同軸設置。

5、優選的，鞘氣進樣管內通入的氣體為0.01%~10%的ch2cl2，輔助氣體為n2或he。

6、優選的，高通量射頻真空紫外光源機構包括放電氣體流動腔、放電氣體進氣管、放電氣體出氣管、射頻激發線圈、射頻電源、密封圈、氟化鎂透鏡、放電氣體流動腔密封蓋和氟化鎂透鏡密封蓋，放電氣體進氣管和放電氣體出氣管位于放電氣體流動腔的上端，呈t型分布，放電氣體流動腔外壁下方纏繞有射頻激發線圈，射頻激發線圈一端連接射頻電源，其另一端接地，放電氣體流動腔底端通過同軸安裝的密封圈與氟化鎂透鏡出光口密封連接，密封圈外固定設有密封蓋。

7、優選的，放電氣體流動腔為圓筒形石英燈管。

8、優選的，氟化鎂透鏡出光口與電離器密封連接，其出光方向與樣品氣進樣管方向垂直。

9、優選的，離子源與質譜接口機構包括質譜采樣錐、軌道阱質譜進樣口和電路接口，質譜采樣錐與離子源腔體外殼密封連接，質譜采樣錐處設有軌道阱質譜進樣口，且軌道阱質譜進樣口與質譜采樣錐之間留有通道，通道內有采樣保護氣通過，電路接口內嵌于軌道阱質譜進樣口上方的腔體外殼，用于使軌道阱質譜識別離子信號，并通過軌道阱質譜為質譜提供所需電極電壓和采樣保護氣。

10、優選的，離子聚焦引入電極為中空的圓形不銹鋼板，其與電離器出口的圓孔、質譜采樣錐同軸絕緣安裝。

11、優選的，質譜采樣錐與樣品氣進樣管同軸安裝。

12、本發明的原理為：使用pai技術通過氣態ch2cl2吸收vuv光產生激發態，誘導載氣中痕量的h2o分子將其質子轉移給分析物，使分析物高效質子化（，m代表待測物分子）。

13、因此，本發明采用上述用于耦合大氣壓接口軌道阱質譜的復合離子源裝置，具有以下有益效果：

14、（1）本發明提供的復合離子源裝置可利用真空紫外光電離和光誘導締合電離兩種電離模式，對極性和非極性物質具有廣泛適用性，不受待測物電離能和離子親和勢（如質子親和勢）的限制，并通過合理的結構設計，與具有大氣壓接口的高分辨軌道阱質譜耦合，實現復雜有機組分檢測范圍的拓寬，提高對低豐度或高分子量有機組分的分辨能力和檢測靈敏度。

15、（2）本發明中能穩定產生高通量光子的射頻真空紫外燈可輸出高達約1015photon/s的光子通量，有效解決了目前商品化的真空紫外燈光通量較少（約1011photon/s）、光強隨時間衰減的問題，同時，由于光源的高通量，所需的ch2cl2反應氣體用量可大幅減少。

16、（3）本發明通過巧妙的結構設計，使真空紫外光輻照在具有相同電勢的無場電離器內部，避免真空紫外光照射金屬產生的光電子被電場加速造成反應氣體或背景氣體的電子電離，并以電離器整體作為推斥電極與離子聚焦引入電極形成聚焦電場牽引離子，該設計與其它離子源設計具有顯著不同，是適用于光誘導締合電離方法的獨特設計；另外，真空紫外光照射方向與離子傳輸方向垂直，避免真空紫外光通過電離器出口照射在離子傳輸系統的金屬電極上，產生光電子，被電場加速造成反應氣體或背景氣體的電子電離。

17、（4）整套離子源裝置體積小巧、結構緊湊，與高分辨軌道阱質譜聯用后不僅可實現復雜有機組分檢測范圍的拓寬，還能提高對低豐度或高分子量有機組分的物種識別能力和檢測靈敏度，在過程監控和環境污染的在線監測領域具有廣闊的應用前景。

18、下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。