1.本发明涉及电喷雾萃取电离源技术领域，特别是涉及一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源。
背景技术：2.大气气溶胶中具有非常复杂的有机化学成分，然而针大气气溶胶中有机组份的快速分析，特别是低含量的有机物的在线分析一直是大气化学领域的难题。电喷雾萃取电离技术(extractive electrospray ionization，eesi)是一种在电喷雾电离(electrospray ionization，esi)基础上衍生出的新型质谱离子化技术。与常规的esi直接液滴喷雾形成离子不同，eesi源的电离过程分成两部，首先不含样品的高纯度溶液通过esi形成带电微液滴，形成的一次喷雾随后与含有样品的气体或者气溶胶颗粒接触碰撞，待分析组分被提取至带电微液滴中，完成电离。这种针对气溶胶直接进样的直接电离方法不仅省去了大量繁琐的样品试剂配制过程，同时有机溶液形成的喷雾液滴具有高度的溶解能力，因此这种电离方式几乎可电离除烷烃外的所有种类的化学物质，具有极高的检测灵敏度。eesi源结合高分辨质谱检测系统所具有的高时间分辨和超高的定性和定量能力极大地提升了对有机物大气化学过程研究和认识，同时这种方法还能够针对人体呼出气中含有的气溶胶组成进行在线分析，从而有望辅助对呼吸类疾病、代谢类疾病等进行快速诊断，因此这一具有极大的应用前景。
3.当前常见的eesi源的结构设计通常采取自吸式进样方式，即通过质谱仪内部真空的自吸能力将大气中的气流吸入到质谱进样口，随后采用一定角度放置的纳升喷雾与含有气溶胶的进样气流进行碰撞，一次喷雾产生的液滴随即与气溶胶颗粒物发生反应，从而形成待分析的有机物离子。离子吸入到质谱内部并被质量分析器进行检测，从而形成质谱图。由于普通的eesi源采用真空自吸方式，因此存在进样流量较小，且进样流量无法调整的问题，这限制了在颗粒物浓度较小的环境下对低含量有机物的检测能力。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，以解决上述现有技术存在的问题，实现在不提高质谱仪真空负载的前提下提升颗粒物的进样通量。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，包括进样通道和抽气装置，所述进样通道的一端用于通入含有气溶胶的气体，另一端用于和质谱仪的进样口连通；部分所述进样通道为收缩通道，所述收缩通道的截面积沿着进样方向逐渐变小，所述收缩通道的小端设有侧抽气口，所述抽气装置至少能够将部分经过所述收缩通道的气体从所述侧抽气口抽出，所述收缩通道小端背离大端一侧的所述进样通道上设置有喷雾进口。
7.优选的，部分所述进样通道为扩张通道，所述扩张通道的截面积沿着进样方向逐渐变大，所述收缩通道和所述扩张通道沿着进样方向依次设置，所述收缩通道的小端正对
于所述扩张通道的小端，所述侧抽气口位于所述收缩通道和所述扩张通道之间。
8.优选的，所述收缩通道和所述扩张通道均为圆台状通道。
9.优选的，所述扩张通道背离所述收缩通道一侧的所述进样通道内固定设置有两个孔片，两个所述孔片的中部均开设有进样口，两个所述孔片之间具备间隔，靠近所述扩张通道的所述进样口的面积大于另一个所述进样口的面积，两个所述进样口和所述进样通道均同轴设置。
10.优选的，开设有多个所述喷雾进口。
11.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
12.使用本发明提供的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源时，在对气溶胶电离前，气溶胶以及气体预先经过收缩通道，收缩通道的设置形式提高了气体和气溶胶的流速，使得经过收缩通道小端的气体和气溶胶的流速较大，由于气溶胶呈颗粒状，颗粒状物质的惯性较气体的大，因此，抽气装置从侧抽气口进行抽气时能够抽出气体的量远大于气溶胶的量，大部分气溶胶在惯性的作用下能够通过收缩通道小端开口进入到收缩通道之后的进样通道内继续进行进样过程，而只有小部分的气体存留，其他气体均被抽气装置抽走，进而避免大量的气体进入到质谱仪内，且可通过改变抽气装置的抽气动力来提高气溶胶的进样速度，因此，本发明实现了在不提高质谱仪真空负载的前提下提升颗粒物的进样通量的目的。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明提供的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源与质谱仪连通后的结构示意图；
15.图中：1、气溶胶；2、进样通道；21、收缩通道；22、扩张通道；3、孔片；4、喷雾液滴；5、质谱仪进样口；6、提取透镜；7、待测离子；8、毛细管；9、质量分析器；10、质谱图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本发明的目的是提供一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，以解决上述现有技术存在的问题，实现在不提高质谱仪真空负载的前提下提升颗粒物的进样通量。
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
19.本发明提供一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，如图1所示，包括进样通道2和抽气装置(图中未式出)，抽气装置优选为抽气泵或真空泵，抽气装置的抽吸动力可调，进样通道2的一端用于通入含有气溶胶1的气体，另一端用于和质谱仪的进样口连通；部分进样
通道2为收缩通道21，收缩通道21的截面积沿着进样方向逐渐变小且平滑过渡，以减少动力损失，收缩通道21的小端开设有侧抽气口，抽气装置至少能够将部分经过收缩通道21的气体从侧抽气口抽出，收缩通道21小端背离大端一侧的进样通道2上设置有喷雾进口，喷雾装置通过喷雾进口向进样通道2内喷洒液滴，喷雾装置包括毛细管8，毛细管8向进样通道2内喷射喷雾液滴4，气溶胶1中的有机组分在喷雾液滴4的萃取作用下汽化和离子化，从而形成待测气相离子，气相离子、残余气溶胶1以及气体随后进入质谱仪进样口5，残余气溶胶1或颗粒物在质谱仪内部碰撞形成沉积，而离子则在提取透镜6和质谱作用下被检测，生成质谱图10用于后续的分析。
20.使用本发明提供的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源时，在对气溶胶1电离前，气溶胶1以及气体预先经过收缩通道21，收缩通道21的设置形式提高了气体和气溶胶1的流速，使得经过收缩通道21小端的气体和气溶胶1的流速较大，由于气溶胶1呈颗粒状，颗粒状物质的惯性较气体的大，因此，抽气装置从侧抽气口进行抽气时能够抽出气体的量远大于气溶胶1的量，大部分气溶胶1能够通过收缩通道21小端开口进入到收缩通道21之后的进样通道2内继续进行进样过程，而只有小部分的气体存留，其他气体均被抽气装置抽走，进而避免大量的气体进入到质谱仪内，且可通过改变抽气装置的抽气动力来提高气溶胶1的进样速度，因此，本发明实现了在不提高质谱仪真空负载的前提下提升颗粒物的进样通量的目的。
21.进一步的，部分进样通道2为扩张通道22，扩张通道22的截面积沿着进样方向逐渐变大且平滑过渡，收缩通道21和扩张通道22沿着进样方向依次设置，收缩通道21的小端正对于扩张通道22的小端，扩张通道22的设置形式便于气溶胶1在质谱仪真空吸力下顺利流进后续的进样通道2中，收缩通道21和扩张通道22均为圆台状通道，且收缩通道21和扩张通道22之间的距离为1.5mm，收缩通道21和扩张通道22之间的间隔即为侧抽气口，收缩通道21内的大部分气溶胶1在惯性的作用下流至扩张通道22内，小部分气溶胶1以及大量的气体通过侧抽气口排出，进而起到浓缩气溶胶1的目的，例如，在收缩通道21和扩张通道22之间增加一个大抽力的真空泵，将系统80％以上的气体抽走，剩余20％的气体则通过扩张通道22进入到后续的进样通道2中。由于颗粒物的惯性较大，因此几乎所有的颗粒物都可以顺利进入到扩张通道22中，这就相当于对进样气流进行了一次5倍的浓缩作用。
22.进一步的，气溶胶1在进样通道2中一般为层流流动，气溶胶1在进样通道2截面上的分布处于均匀状态，而在喷雾进口处形成的喷雾与气溶胶1的碰撞几率决定了气溶胶1被电离的程度，若进样通道2内部的气溶胶1处于均匀分布状态，则喷雾与气溶胶1气流之间存在的显著的碰撞死区域，即碰撞死区域部分的气溶胶1无法与气溶胶1气流形成碰撞，降低了电离程度，因此，本发明采用如下措施解决上述问题，扩张通道22背离收缩通道21一侧的进样通道2内固定设置有两个孔片3，两个孔片3的中部均开设有进样口，两个孔片3之间具备间隔，靠近扩张通道22的进样口的面积大于另一个进样口的面积，两个进样口和进样通道2均同轴设置，以此，通过两个进样口对气溶胶1气流进行聚拢，使其聚拢于进样通道2的轴心处，进而消除碰撞死区域，提高气溶胶1的电离程度。
23.进一步的，为了进一步提高电离程度，可开设有多个喷雾进口。
24.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依
据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：1.一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，其特征在于：包括进样通道和抽气装置，所述进样通道的一端用于通入含有气溶胶的气体，另一端用于和质谱仪的进样口连通；部分所述进样通道为收缩通道，所述收缩通道的截面积沿着进样方向逐渐变小，所述收缩通道的小端设有侧抽气口，所述抽气装置至少能够将部分经过所述收缩通道的气体从所述侧抽气口抽出，所述收缩通道小端背离大端一侧的所述进样通道上设置有喷雾进口。2.根据权利要求1所述的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，其特征在于：部分所述进样通道为扩张通道，所述扩张通道的截面积沿着进样方向逐渐变大，所述收缩通道和所述扩张通道沿着进样方向依次设置，所述收缩通道的小端正对于所述扩张通道的小端，所述侧抽气口位于所述收缩通道和所述扩张通道之间。3.根据权利要求2所述的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，其特征在于：所述收缩通道和所述扩张通道均为圆台状通道。4.根据权利要求2所述的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，其特征在于：所述扩张通道背离所述收缩通道一侧的所述进样通道内固定设置有两个孔片，两个所述孔片的中部均开设有进样口，两个所述孔片之间具备间隔，靠近所述扩张通道的所述进样口的面积大于另一个所述进样口的面积，两个所述进样口和所述进样通道均同轴设置。5.根据权利要求1所述的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，其特征在于：开设有多个所述喷雾进口。
技术总结本发明提供一种高通量气溶胶电喷雾萃取电离源，涉及电喷雾萃取电离源技术领域，包括进样通道和抽气装置，进样通道的一端用于通入含有气溶胶的气体，另一端用于和质谱仪的进样口连通；部分进样通道为收缩通道，收缩通道的截面积沿着进样方向逐渐变小，收缩通道的小端开设有侧抽气口，抽气装置至少能够将部分经过收缩通道的气体从侧抽气口抽出，收缩通道小端背离大端一侧的进样通道上设置有喷雾进口。本发明提供的高通量气溶胶电喷雾萃取电离源实现了在不提高质谱仪真空负载的前提下提升颗粒物的进样通量的目的。粒物的进样通量的目的。粒物的进样通量的目的。
技术研发人员：李雪 方明亮 张柯达 还涛 张玮
受保护的技术使用者：广东智普生命科技有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
