可檢測中性分子產物和離子產物的質譜裝置及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣態環境下分子/離子高效反應在線快速精確鑒定產物的系統，特別是有關于及測量反應產物離子，也測試反應產物中性分子的質譜裝置系統。
【背景技術】
[0002]常規的化學反應是實驗室里化學試劑與化學試劑間的反應，通常成為“濕實驗”，具有用樣量大及過程產物難以及時檢測鑒定等問題。氣態環境下分子離子反應能夠有效解決這些問題，不僅用試劑量少，而且能夠快速及時檢測到其中間產物，然而，氣態環境下分子離子反應需要一套裝置來實現，至少需要分子試劑載入系統、離子源系統和分子離子反應容器及產物定性定量檢測系統。
[0003]質譜分析儀器是將化學合成產物或化學實驗產物進行定性定量檢測系統的權威分析儀器。分子離子反應容器與質譜檢測系統可以是分開彼此獨立，也可以是同一個系統。能夠在同一個裝置中實現先分子離子反應，再對產物進行質譜檢測的是以離子阱為質量分析器的質譜系統。
[0004]質量分析器是質譜儀器中將離子依照質核比分離出可以檢測的部件，離子阱是重要的一種質量分析器，其原理是將眾離子存儲于阱內后，再分離檢測，相對與其他質量分析器，可以存儲離子，因此可以在該質量分析器內做1<操作。
[0005]離子阱的結構多種，傳統的3D離子阱和線性離子阱如:某公司的線形離子阱(United States Patent 5，420，425)，以及某博士發明的矩形離子講(United StatesPatent 6，838，666)。線性離子阱相對傳統的3D離子阱，能夠存儲更多數量的離子，更適合做為分子離子反應的容器和離子產物的分離分析器。
[0006]將線性離子阱作為分子離子反應容器及離子的分離分析離子的首選質量分析器，其工作原理是:離子源產生離子，經過離子光學系統后進入離子阱，被束縛在離子阱中，往往離子源產生離子不是參與反應的試劑離子(當然，也存在一些離子源直接產生試劑離子的情況，這取決于具體的實驗目的)，其碎裂后產生的子離子才是參與反應的試劑離子，逐出其他非試劑離子，讓參與反應的試劑離子與載入的試劑分子進行反應再檢測反應產物離子。
[0007]在質譜系統中可以檢測到分子離子反應的產物離子。但是在線檢測反應產物中性分子，是很多化學家多年的夢想。
[0008]在線檢測反應產物中性分子存在幾個方面的難題:
[0009]—、產物中性分子含量很少，通常的光譜分析技術也很難檢測。還是需要依賴于質譜技術。
[0010]二、分子離子反應的產物中性分子不好控制，不像產物離子那樣易于受電場力/磁場力的控制，可以直接分離分析進行性半定量檢測。因此，必須將產物中性分子離子化，才能受到電場磁場力的控制。
[0011]三、將有限的中性分子離子化后，其離子非常少以至于難以檢測到，不僅僅是存在離子化效率的問題，由于產物中性分子往往還沒有來得離子化，就被真空栗給抽出了反應器(離子阱)。
[0012]總之，在線分子離子反應質譜裝置系統中，產物中性分子的離子化信號非常弱以至于幾乎看不見有效信號。而且，整個操作時序、邏輯較為復雜，同時反應質譜系統中還有試劑分子和背景分子等物質，這些都增加反應產物中性分子定性定量檢測準確度的難度。

【發明內容】

[0013]為了解決上述問題，本發明提出一種可檢測中性產物和離子產物的分子離子反應質譜裝置及其操作方法。
[0014]為實現上述目的，本發明提出了一種可檢測中性產物和離子產物的質譜裝置，包括:
[0015]離子源，設置在標準大氣壓內，產生離子束；
[0016]多級梯度真空系統，包括多個依次通過通孔連通的真空區間，在正對離子源的位置也開有通孔；
[0017]離子導入管路，設置在初級真空區間內，正對各真空區間連接的通孔，用以傳遞離子源產生的離子束；
[0018]離子導引管路，設置在初級真空區間以后的各級真空區間內，正對各真空區間連接的通孔，與離子導入管路連通，用以傳遞離子源產生的離子束；
[0019]四極桿系統，位于多級梯度真空系統后方，在多級梯度真空系統的對應位置開有通孔，由離子導引管路傳遞的離子束進入到四極桿系統內；
[0020]離子阱，和四極桿系統設置在相同的真空區間內，位于四極桿系統的后方；
[0021]分子試劑導入系統，向離子阱內通入分子試劑，與離子阱的前端蓋或后端蓋通過管路連通；
[0022]緩沖氣導入系統，向離子阱內通入緩沖氣，與離子阱的前端蓋或后端蓋通過管路連通；
[0023]檢測器，設置在離子阱的X方向的兩側，用于離子阱內的離子檢測；
[0024]真空規，與離子阱的前端蓋或后端蓋連通，用于檢測離子阱內真空度；
[0025]電子轟擊源質譜系統，位于離子阱的后方，通過傳輸管路與離子阱的后端蓋連通，在傳輸管路上設置有電磁控制開關閥。
[0026]優選地，還包括控制器，在所述分子試劑導入系統和緩沖氣導入系統與離子阱連通的管路上均設置有氣體質量控制流量器，所述控制器分別與兩個氣體質量控制流量器和電磁控制開關閥通信連接。
[0027]優選地，所述四極桿系統包括四極桿濾質器和設置在四極桿濾質器后方的后四極桿系統。
[0028]優選地，所述電子轟擊源質譜系統包括電子轟擊的離子腔室和串聯在所述離子腔室后方的氣體分析質譜儀，所述傳輸管路與電子轟擊的離子腔室連通，離子腔室的空間大約為1cm3。
[0029]優選地，還包括真空栗，在所述多級梯度真空系統的各級真空區間、四極桿所在真空區間和電子轟擊源質譜系統所在的真空區間均連接有真空栗。
[0030]優選地，所述傳輸管路的管徑為0.5?1.5mm,長度小于200mm。
[0031]優選地，在所述離子阱前端蓋與四極桿系統之間設置有快門裝置。
[0032]一種檢測中性分子產物的質譜裝置的操作方法，依次包括如下步驟:
[0033]S1，初始化階段，關斷傳輸管路上的電磁控制開關閥和分子試劑導入系統和離子阱連通管路上的氣體質量控制流量器，并調節各真空區間內的真空度:
[0034]調節多級梯度真空系統各級真空區間的真空度，使多級梯度真空系統的初級真空區間內的氣壓為ITorr，末級真空區間內的氣壓為10 4Torr ;
[0035]調節四極桿系統所在真空區間的真空度，使該真空區間內的氣壓達到10 5Torr?106Torr ；
[0036]調節電子轟擊源質譜系統所在真空區間的真空度，使該真空區間內的氣壓達到107Torr ；
[0037]調節電子轟擊的離子腔室內的真空度，使離子腔室內的氣壓達到106TOrr?107Torr ；
[0038]打開緩沖氣注入系統與離子阱之間連通管路上的氣體質量控制流量器，向離子阱內注入緩沖氣，使離子阱內氣壓達到10 4Torr?5E_3Torr ；
[0039]S2，離子導入階段，打開離子源，試劑離子通過離子導入管路和離子導引管路進入到濾質四極桿，選擇指定的試劑離子，僅讓指定的試劑離子通過；通過濾質四極桿選擇的試劑離子進入到整形四極桿內進行整形，然后進入到離子阱內，直至離子阱內試劑離子達到飽和；
[0040]S3，分子試劑導入階段，關閉緩沖氣導入系統與離子阱連通管路上的氣體質量控制流量器，打開分子試劑導入系統與離子阱連通管路上的氣體質量控制流量器，持續向離子阱內通入分子試劑，使試劑離子和分子試劑反應，并保持離子阱內氣壓不高于2E_3Torr ；