专利摘要

本发明公开了一种便携式电喷雾离子源装置，包括电喷雾模块、直流电源和鞘气供应模块，所述电喷雾模块包括储液块、中空毛细管和腔体，所述中空毛细管的一端连接在所述储液块的储液池底部作为样品进样端，所述中空毛细管的另一端伸入所述腔体作为喷雾端，所述鞘气供应模块连通到所述腔体，输入辅助雾化的鞘气作用于所述中空毛细管的喷雾端，所述直流电源施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，提供电喷雾所需的高压。一种质谱仪，包括所述便携式电喷雾离子源装置。本发明体积小，便于携带，且喷雾稳定，离子化效率高。

权利要求

1.一种便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：包括电喷雾模块、直流电源和鞘气供应模块，所述电喷雾模块包括储液块、中空毛细管和腔体，所述中空毛细管的一端连接在所述储液块的储液池底部作为样品进样端，所述中空毛细管的另一端伸入所述腔体作为喷雾端，所述鞘气供应模块连通到所述腔体，输入辅助雾化的鞘气作用于所述中空毛细管的喷雾端，所述直流电源施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，提供电喷雾所需的高压。

2.如权利要求1所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述鞘气供应模块包括微型真空泵，所述直流电源包括可充电蓄电池和可调微型高压模块，所述微型真空泵产生的辅助雾化的鞘气输入所述腔体，可调微型高压模块将可充电蓄电池的输出电压转换为高电压施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，所述电喷雾模块、所述微型真空泵、所述可充电蓄电池和所述可调微型高压模块设置在一个外壳内。

3.如权利要求1所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：还包括毛细管连接头和毛细管套管，所述毛细管连接头设有一个中通的空腔，所述毛细管套管套于所述中空毛细管上，装进所述毛细管连接头的中通的空腔中，所述毛细管连接头的两端分别与所述储液块及所述腔体紧密连接在一起。

4.如权利要求3所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：毛细管连接头包括中间的手拧用圆环和两端渐小的锥形结构，所述锥形结构上设有外螺纹以与所述储液块和所述腔体的螺纹接口旋紧配合。

5.如权利要求3所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述毛细管套管和所述毛细管连接头为可变形的材料，与所述储液块及所述腔体紧密连接的所述毛细管连接头将所述毛细管套管和所述中空毛细管压紧形成密封；优选地，所述毛细管套管为橡胶材料，所述毛细管连接头为PEEK或聚四氟乙烯材料，所述中空毛细管为玻璃毛细管或金属毛细管。

6.如权利要求3所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述腔体内具有三通结构的通孔，所述通孔的中间部分与所述鞘气供应模块相连通，所述通孔的一端与所述毛细管连接头配合，所述通孔的另一端为鞘气出口端，孔径渐小，所述中空毛细管的喷雾端处于所述腔体的鞘气出口端，优选地，所述喷雾端伸出所述腔体0～3mm。

7.如权利要求1至6任一项所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述储液池上方设有一个盖，按压所述盖可促进所述储液池中的溶液浸润所述中空毛细管。

8.如权利要求1至6任一项所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述直流电源直接施加在导电材料的所述中空毛细管上，或是施加在所述中空毛细管外的导电材料的毛细管套管上，或是施加在导电材料的所述储液块上，或是施加在所述储液块中的样品溶液上，藉此施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，优选地，所述导电材料为金属。

9.如权利要求1至6任一项所述的便携式电喷雾离子源装置，其特征在于：所述辅助雾化的鞘气为氮气、空气、氧气、氩气、氦气、氢气或上述气体中几种气体的混合，优选地，所述辅助雾化的鞘气流速为1L/min～10L/min。

10.一种质谱仪，包括质谱仪本体，其特征在于：还包括如权利要求1至9任一项所述的便携式电喷雾离子源装置，所述便携式电喷雾离子源装置的喷雾端连接到所述质谱仪本体。

说明书

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，特别是涉及一种便携式电喷雾离子源装置及具有该装置的质谱仪。

背景技术

离子源是质谱仪中不可或缺的一部分，它的主要作用是将样品电离，以便导入质谱仪中进行分析。离子源的电离性能在一定程度上决定了质谱仪的分析性能与应用领域。电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）是质谱中最常用的离子化方法之一，它是一种软电离技术，可以用于电离大部分极性化合物，对于大分子化合物还易形成多电荷离子。

电喷雾的过程可以简单描述为：流经毛细管末端的液体样品在高压电场的作用下发生极化，溶液内的电荷会不断聚集在液体的前沿形成突体，当电荷积累到一定程度，电荷之间的静电斥力超过了溶液的表面张力时，突体就会脱离液滴表面形成带电液滴。随着这些带电液滴中溶剂的挥发，带电液滴直径不断缩小，而表面电荷密度不断增大，当电荷间斥力超过液滴表面张力时就会发生库仑爆炸，形成更小的液滴，不断重复此过程最终就会生成用于质谱分析的样品离子。目前有两种理论解释ESI电离机理，即“带电的残渣机理（CRM）”和“离子蒸发理论（IEM）”，此外，通过载气辅助雾化的方式将溶液变成细小雾滴后再发生ESI电离过程则可以提高ESI的离子化效率和稳定性。

ESI离子源的基本结构就是利用进样装置，将样品溶液导入中空的毛细管，并且在毛细管上或溶液上施加高电压，形成电喷雾，在大气压下产生离子，然后经真空接口导入质谱仪，进行质量分析。

目前，电喷雾离子源的进样装置一般都采用注射器、微流注射泵驱动溶液在管路中流动实现进样，用氮气瓶加上配套的气路进行辅助气体雾化，而且其高压模块、电源模块较大，导致整个装置体积大，不便于移动，不利于携带，这种装置只适用于实验室操作，不适用于现场实时检测分析，极大地限制了其在小型仪器尤其是便携式质谱仪中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便携式电喷雾离子源装置，其体积小，便于携带，且喷雾稳定，离子化效率高。

另一目的是提供具有该便携式电喷雾离子源装置的质谱仪。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种便携式电喷雾离子源装置，包括电喷雾模块、直流电源和鞘气供应模块，所述电喷雾模块包括储液块、中空毛细管和腔体，所述中空毛细管的一端连接在所述储液块的储液池底部作为样品进样端，所述中空毛细管的另一端伸入所述腔体作为喷雾端，所述鞘气供应模块连通到所述腔体，输入辅助雾化的鞘气作用于所述中空毛细管的喷雾端，所述直流电源施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，提供电喷雾所需的高压。

可进一步采用以下一些技术方案：

所述鞘气供应模块包括微型真空泵，所述直流电源包括可充电蓄电池和可调微型高压模块，所述微型真空泵产生的辅助雾化的鞘气输入所述腔体，可调微型高压模块将可充电蓄电池的输出电压转换为高电压施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，所述电喷雾模块、所述微型真空泵、所述可充电蓄电池和所述可调微型高压模块设置在一个外壳内。

还包括毛细管连接头和毛细管套管，所述毛细管连接头设有一个中通的空腔，所述毛细管套管套于所述中空毛细管上，装进所述毛细管连接头的中通的空腔中，所述毛细管连接头的两端分别与所述储液块及所述腔体紧密连接在一起。

毛细管连接头包括中间的手拧用圆环和两端渐小的锥形结构，所述锥形结构上设有外螺纹以与所述储液块和所述腔体的螺纹接口旋紧配合。

所述毛细管套管和所述毛细管连接头为可变形的材料，与所述储液块及所述腔体紧密连接的所述毛细管连接头将所述毛细管套管和所述中空毛细管压紧形成密封；优选地，所述毛细管套管为橡胶材料，所述毛细管连接头为PEEK或聚四氟乙烯材料，所述中空毛细管为玻璃毛细管或金属毛细管。

所述腔体内具有三通结构的通孔，所述通孔的中间部分与所述鞘气供应模块相连通，所述通孔的一端与所述毛细管连接头配合，所述通孔的另一端为鞘气出口端，孔径渐小，所述中空毛细管的喷雾端处于所述腔体的鞘气出口端，优选地，所述喷雾端伸出所述腔体0～3mm。

所述储液池上方设有一个盖，按压所述盖可促进所述储液池中的溶液浸润所述中空毛细管。

所述直流电源直接施加在导电材料的所述中空毛细管上，或是施加在所述中空毛细管外的导电材料的毛细管套管上，或是施加在导电材料的所述储液块上，或是施加在所述储液块中的样品溶液上，藉此施加到所述中空毛细管中的样品溶液上，优选地，所述导电材料为金属。

所述辅助雾化的鞘气为氮气、空气、氧气、氩气、氦气、氢气或上述气体中几种气体的混合，优选地，所述辅助雾化的鞘气流速为1L/min～10L/min。

一种质谱仪，包括质谱仪本体以及所述的便携式电喷雾离子源装置，所述便携式电喷雾离子源装置的喷雾端连接到所述质谱仪本体。

本发明的有益技术效果：

本发明利用样品溶液的重力以及高速鞘气在中空毛细管喷雾端产生的负压来驱动液体的流动完成进样，并产生稳定的离子喷雾，避免了注射器和微流注射泵的使用，使得电喷雾离子源装置大大简化，同时使整个装置的体积缩小，便于携带，通用性好，适用于便携式质谱仪的离子源，另外，装置在施加高电压的同时，还利用辅助鞘气加强雾化效果，提高了电喷雾的去溶效果，增强了离子化效果。该装置可以安装在质谱仪前端，也可以手持使用。该装置可以在大气压条件下工作，通用性强，尤其适合作为便携式质谱仪的离子源，能够实现实时现场检测分析，顺应了质谱仪微型化的趋势。本发明将进样、辅助雾化与喷雾的装置集成在一起，设置在一个外壳内，进一步使整个装置的体积缩小。

附图说明

图1是本发明实施例便携式电喷雾离子源装置的结构与原理示意图；

图2是便携式电喷雾离子源装置的一个优选实施例的结构示意图；

图3是图2中电喷雾模块的一个优选实施例的剖视图；

图4是图2中电喷雾模块的另一个优选实施例的剖视图；

图5是便携式电喷雾离子源与质谱仪本体连接的一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1所示为本发明实施例的结构与原理示意图，电喷雾离子源装置包括储液块1、样品溶液2、中空毛细管3、直流电源4和腔体5，中空毛细管3的一端连接在储液块1的储液池底部作为样品进样端，另一端伸入腔体5作为喷雾端，腔体5通入辅助雾化的鞘气X，作用于中空毛细管3的喷雾端，直流电源4施加在中空毛细管3中的样品溶液上，提供电喷雾所需的高压。

如图2所示，在本发明的一个优选的实施例中，该便携式电喷雾离子源装置包括电喷雾模块16、微型真空泵12、可充电蓄电池13、可调微型高压模块14和外壳15。微型真空泵12产生辅助雾化的鞘气作用在电喷雾模块16上，可调微型高压模块14产生的高电压也施加在电喷雾模块16上。

如图3所示，电喷雾模块16的一个优选实施例包括储液块1、中空毛细管3、毛细管套管6、毛细管连接头7、腔体5、辅助气接头9和O形密封圈8。

在具体实施例里，中空毛细管3的外径可以为200～2000μm，内径可以为1～1000μm。中空毛细管3的一端连接在储液块1底部作为样品端，另一端穿过腔体而形成喷雾端，喷雾端可以伸出或不伸出腔体，与腔体鞘气出口端的距离为-3～3mm，优选地，喷雾端伸出腔体0～3mm。中空毛细管3可以为拉制的玻璃毛细管，优选地，其外径在1mm左右，喷雾尖端的内径在50～100μm范围内。玻璃毛细管外面可紧紧套有一个毛细管套管6，套好后将其放进毛细管连接头7中。中空毛细管3在毛细管接头7中可前后移动，以便安装时调节位置。毛细管套管6优选采用橡胶材料，可以变形，既可以保证玻璃毛细管不被压断或压碎，又可以起到很好的密封作用。

如图3所示，优选地，毛细管连接头7为一个对称结构，中间为手拧圆环，圆环上可设有网纹或直纹，方便拧紧，其两端为锥形结构，且设有螺纹以与储液块1和腔体5的螺纹接口旋紧配合。优选地，毛细管连接头7具有一定的塑形变形能力，但变形也不宜过大，要易于机械加工且化学稳定性好，优选地，可以使用PEEK或聚四氟乙烯等材料。旋紧时，毛细管连接头7产生一定的形变作用于毛细管套管6上，从而压紧毛细管3，而且能够保证密封可靠。

储液块1的储液池中存放一定体积的样品溶液2，储液池底部设有通孔，可以通过螺纹以及锥形孔与毛细管连接头7相连。优选地，储液池上方设有一个绝缘的盖（未图示），可以通过按压此盖使得储液池中的溶液浸润中空毛细管3，以利于形成喷雾。储液块1的材质可以选择不锈钢或铝合金。储液块1上可设有一个螺纹孔（未图示）以方便加载喷雾电压。

如图3所示，优选地，腔体5的结构类似于三通，其中间为一个中空的通孔，通孔一端设有螺纹和锥形孔结构以与毛细管连接头7配合，另一端优选设有一个直径渐小的通孔，以增大鞘气的流速，增强雾化效果。腔体5的中间部分设有一个与辅助气接头9配合的螺纹孔，螺纹孔与中空的通孔相贯通。

参阅图2和图3，可充电蓄电池13电压为12V。微型真空泵12的出气口可与辅助气接头9通过软管11连接，为电喷雾离子源装置提供辅助雾化的鞘气。微型真空泵12由12V的可充电蓄电池13驱动，当打开微型真空泵12时，气体通过辅助气接头9，进入腔体5，通过渐小的通孔提高气体的流速，在中空毛细管的喷雾端形成负压。样品溶液在重力和压差的双重作用下，通过浸润过的毛细管3，并在高电压和鞘气的作用下形成喷雾。微型真空泵12可以通过电压调节流量，也可以在气路中应用流量阀控制气体流量。

图2所示实施例中采用可调微型高压模块14，其可将低压转换成高压输出，输入电压例如为12V，由可充电蓄电池13提供，输出电压范围可以是-5000V～5000V，且输出电压可以通过电位器调节。图3实施例中可调微型高压模块的正极接在导电材质的储液块上，负极接地，也可以接在质谱仪的真空接口处。

图2所示实施例中，外壳15将电喷雾模块16、微型真空泵12、可调微型高压模块14、可充电蓄电池13以一种合理的布局包围在其中，整合为一个体积小、通用性强的便携式电喷雾离子源装置。外壳15应该具有可充电蓄电池13的充电接口、储液块加样口、腔体前端出口、可调微型高压模块电压调节旋钮、辅助雾化的鞘气流量调节旋钮以及使用者把手等。

图4展示的是电喷雾模块16的另一个优选实施例，与图3的不同之处在于，在中空毛细管3外面加上一个金属套管10，直流电源4施加在金属套管上，实现电喷雾。另外，毛细管连接头7与腔体5的连接端设有中通的孔，用于将金属套管固定夹持于其中。

辅助雾化的鞘气可以为氮气、空气、氧气、氩气、氦气、氢气或上述气体中几种气体的混合。所述辅助雾化的鞘气流速优选在1～10L/min。

图5展示了本发明实施例的电喷雾离子源装置与质谱仪本体30连接的示意图。腔体5与质谱仪本体30之间优选通过离子引导装置20相连，腔体5的前端可通过螺纹连接离子引导装置20，并通过O形圈21密封。离子引导装置20可以保证喷雾和离子向前运动，提高传输效率。另外，可加一个机械泵（未图示）将离子引导装置20中的多余气体抽出，形成低压，这也有利于喷雾的形成。离子引导装置20可通过法兰连接或焊接在质谱仪本体30上。电喷雾产生的样品离子通过真空接口31进入质谱仪本体内的质量分析器进行分析检测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

便携式电喷雾离子源装置及质谱仪专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。