申请/专利权人：中国烟草总公司郑州烟草研究院

申请日：2018-12-07

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109461642B

主分类号：H01J49/14

分类号：H01J49/14;H01J49/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：一种离子引发电子轰击电离源，其特征在于：包括金属腔体、设在腔体内的真空紫外光源以及位于腔体内沿光线出射方向依次为光电离区、电子产生区、电子轰击电离区；真空紫外光源用于产生真空紫外光子，于光电离区内对引入的标准气体分子进行光电离以产生初级离子；初级离子经电场加速后，进入电子产生区，轰击电子放大微通道板的表面，产生大量电子；电子经电场加速后，进入电子轰击电离区，对引入的气体分子进行电子轰击电离，产生离子；离子经离子传输区进入质谱的质量分析器。本发明的有益效果是利用了电子放大微通道板的电子放大效应，可大大提高电子轰击电离源的电子数，从而提高电离源的电离效率。

主权项：1.一种离子引发电子轰击电离源，其特征在于：包括金属腔体、设在腔体内的真空紫外光源以及位于腔体内沿光线出射方向依次为光电离区、电子产生区、电子轰击电离区；光电离区、电子产生区、电子轰击电离区之间的连接处分别设有气压差分口，光电离区、电子产生区分别设有抽气口，与真空泵相连接，在光电离区的推斥极设有可使离子加速进入电子产生区的推斥电极；在光电离区内设有标准气体进样管路，电子轰击电离区内设有样品进样管路；在电子产生区内设置有电子放大微通道板组合，数量为2-4片；电子放大微通道板之间设有直流电压，以形成电场梯度；所述真空紫外光源为真空紫外灯或紫外激光光源，其光子能量应高于标准气体的电离能，可对标准气体分子进行光电离，标准气体为在光电离方式下具有较高的灵敏度的低沸点的苯系物；真空紫外光源产生真空紫外光子，于光电离区内对引入的标准气体分子进行光电离以产生初级离子，初级离子经电场加速后，进入电子产生区，轰击电子放大微通道板的表面，产生大量电子，电子经电场加速后，进入电子轰击电离区，对引入的气体样品分子进行电子轰击电离，产生离子。

全文数据：一种离子引发电子轰击电离源技术领域本发明属于质谱分析领域，特别涉及一种离子引发电子轰击电离源。该方法利用真空紫外光子对标准气体进行光电离，产生初级离子；由离子轰击电子放大微通道板，产生电子；电子经加速后，用于对样品气体分子进行电子轰击电离。背景技术电子轰击电离源是目前应用最为广泛的针对气体分子的电离方式。其工作原理是：在一定的真空条件下，当电流通过灯丝时，灯丝的温度高达2000℃，灯丝内自由电子无规则运动加剧，当电子动能大于金属表面逸出功时，会产生热电子发射，发射的电子在电离电压下加速获得能量，碰撞气体使气体分子电离。该电离源的优点在于结构简单、操作方便。电子轰击电离源的电离效率与发射的电子数量直接相关，而电子数量主要有电流强度决定。过低的电流强度会直接影响电离源的电离效率，而过高的电流强度则影响电离源的寿命。发明内容本发明的目的是发展一种离子引发电子轰击电离源，利用真空紫外光子对标准气体进行光电离，产生初级离子；由离子轰击电子放大微通道板，产生电子；电子经加速后，用于对样品气体分子进行电子轰击电离。该方法利用了电子放大微通道板的电子放大效应，可大大提高电子轰击电离源的电子数，从而提高电离效率。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种离子引发电子轰击电离源，包括金属腔体、设在腔体内的真空紫外光源以及位于腔体内沿光线出射方向依次为光电离区、电子产生区、电子轰击电离区；光电离区、电子产生区、电子轰击电离区之间的连接处分别设有气压差分口，光电离区、电子产生区分别设有抽气口，与真空泵相连接；在电子产生区内设置有电子放大微通道板组合，数量为2-4片；电子放大微通道板之间设有直流电压，以形成电场梯度；在光电离区内设有标准气体进样管路，电子轰击电离区内设有样品进样管路；真空紫外光源产生真空紫外光子，于光电离区内对引入的标准气体分子进行光电离以产生初级离子，初级离子经电场加速后，进入电子产生区，轰击电子放大微通道板的表面，产生大量电子，电子经电场加速后，进入电子轰击电离区，对引入的气体样品分子进行电子轰击电离，产生离子。所述真空紫外光源为真空紫外灯或紫外激光光源，其光子能量应高于标准气体的电离能，可对标准气体分子进行光电离。在光电离区的推斥极设有可使离子加速进入电子产生区的推斥电极。电子放大微通道板之间设有直流电压500-800V，形成2.5×105-4×105Vm的电场梯度。本发明的发明机理或工作过程是：真空紫外光源的光子束直接射入光电离区，光电离区侧方设置有标准气体进样管路，可为石英毛细管或金属毛细管；标准气体经进样管路进入光电离区，并到达真空紫外光的光束区域，由真空紫外光子对标准气体分子进行光电离，产生初级离子。标准气体的分子电离能应低于真空紫外光的光子能量，低沸点的苯系物通常在光电离方式下具有较高的灵敏度，可以作为光子引发电子轰击电离源优选的标准气体。电离区的推斥极设有推斥电压，可使标准气体电离后的初级离子在加速电场的作用下，加速进入电子产生区。电子产生区内设置有电子放大微通道板组合，数量为2-4片；电子放大微通道板之间设有直流电压，以形成电场梯度。电子放大微通道板具有电子放大增益的功能，当有离子轰击第一级电子放大微通道板的表面时，离子在微通道内与其反复碰撞，溅射出大量电子；然后，电子在加速电场的作用下运动至第二级电子放大微通道板，电子数量被进一步放大；经过多级的电子放大，最终形成大量的电子。电子在加速电场作用下，加速向电子电离区运动。电子电离区侧方设置有气体样品进样管路，用于引入待测的气体样品；气体样品进入电子轰击电离区内，气体分子与加速运动的电子发生碰撞，使气体分子发生电子轰击电离。本发明的有益效果如下：本发明利用真空紫外光子对标准气体进行光电离，产生初级离子；由离子轰击电子放大微通道板，产生电子；电子放大微通道板的使用大大增加了可利用电子的数量，有利于提供电离源的电离效率。相比于“一种可光电模式切换的真空紫外灯质谱电离源”（专利号为201721124168.9）所介绍的采用紫外光直接照射微通道板产生电子的方式，本发明采用离子轰击微通道板的方式，由于离子碰撞截面的增大，可大大提高微通道板电子的产生效率，从而使本电离源具有较高的电离效率。附图说明图1.本发明电离源的示意图。1.金属腔体，2.真空紫外光源，3.光电离区，4.电子产生区，5.电子放大微通道板，6.电子轰击电离区，7.标准气体进样管路，8.气体样品进样管路，9.推斥极，10.气压差分口，11.抽气口。具体实施方式本发明以下结合附图实施例做进一步说明：如图1所示：一种离子引发电子轰击电离源，包括金属腔体1、设在腔体内的真空紫外光源2以及位于腔体内沿光线出射方向依次为光电离区4、电子产生区4、电子轰击电离区6；光电离区3与电子产生区之间4之间、电子产生区4与电子轰击电离区6之间的连接处分别设有气压差分口10，光电离区3、电子产生区4分别设有抽气口11，与真空泵相连接；在电子产生区4内设置有电子放大微通道板5，数量为3片；各电子放大微通道板之间设有直流电压500V，形成2.5×105Vm的电场梯度。在光电离区4内设有标准气体进样管路7，电子轰击电离区6内设有气体样品进样管路8；本发明更具体的说，真空紫外光源2可选择内部充有氪气的真空紫外灯，当其受高压激发时，真空紫外光子可通过光窗射出，形成光子束。氪气真空紫外灯发射光子的能量为10.6eV，高于大多数挥发性有机物的电离能，有利于将标准气体分子电离，形成初级离子。真空紫外光源2的光子束直接射入光电离区3，光电离区3侧方设置有标准气体进样管路7，可为石英毛细管；标准气体经进样管路进入光电离区3，并到达真空紫外光的光束区域，由真空紫外光子对标准气体分子进行光电离，产生初级离子。标准气体的分子电离能应低于真空紫外光的光子能量，低沸点的苯系物通常在光电离方式下具有较高的灵敏度，可以作为光子引发电子轰击电离源优选的标准气体。光电离区3的推斥极9设有推斥电压，可使标准气体电离后的初级离子在加速电场的作用下，加速进入电子产生区4。电子产生区4内设置有电子放大微通道板5的组合，数量为3片；电子放大微通道板5之间设有直流电压，以形成电场梯度。电子放大微通道板5具有电子放大增益的功能，当有离子轰击第一级电子放大微通道板5的表面时，离子在微通道内与其反复碰撞，溅射出大量电子；然后，电子在加速电场的作用下运动至第二级电子放大微通道板5，电子数量被进一步放大；经过多级的电子放大，最终形成大量的电子。电子在加速电场作用下，加速向电子轰击电离区6运动。电子轰击电离区6侧方设置有气体样品进样管路8，用于引入待测的气体样品；气体样品进入电子轰击电离区6内，气体分子与加速运动的电子发生碰撞，使气体分子发生电子轰击电离。该电离源中，光电离区3、电子产生区4、电子轰击电离区6之间的连接处分别设有气压差分口10，光电离区3、电子产生区4分别设有抽气口11，与真空泵相连接，以调整不同区域的真空度。

权利要求：1.一种离子引发电子轰击电离源，其特征在于：包括金属腔体、设在腔体内的真空紫外光源以及位于腔体内沿光线出射方向依次为光电离区、电子产生区、电子轰击电离区；光电离区、电子产生区、电子轰击电离区之间的连接处分别设有气压差分口，光电离区、电子产生区分别设有抽气口，与真空泵相连接；在电子产生区内设置有电子放大微通道板组合，数量为2-4片；电子放大微通道板之间设有直流电压，以形成电场梯度；在光电离区内设有标准气体进样管路，电子轰击电离区内设有样品进样管路；真空紫外光源产生真空紫外光子，于光电离区内对引入的标准气体分子进行光电离以产生初级离子，初级离子经电场加速后，进入电子产生区，轰击电子放大微通道板的表面，产生大量电子，电子经电场加速后，进入电子轰击电离区，对引入的气体样品分子进行电子轰击电离，产生离子。2.根据权利要求1所述的离子引发电子轰击电离源，其特征在于：所述真空紫外光源为真空紫外灯或紫外激光光源，其光子能量应高于标准气体的电离能，可对标准气体分子进行光电离。3.根据权利要求1所述的离子引发电子轰击电离源，其特征在于：在光电离区的推斥极设有可使离子加速进入电子产生区的推斥电极。4.根据权利要求1所述的离子引发电子轰击电离源，其特征在于：电子放大微通道板之间设有直流电压500-800V，形成2.5×105-4×105Vm的电场梯度。

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