一种基于氢氟酸的电喷雾石英喷针制作方法

本发明涉及一种电喷雾石英喷针制作方法，尤其是涉及一种基于氢氟酸的电喷雾石英喷针制作方法。

背景技术：

1、质谱技术具有杰出的定性和定量能力，是当前各类检测分析领域中的金标准，已在蛋白质组学、生物医药、临床诊断等国家重大领域中发挥起了不可替代的作用。而电喷雾离子源作为一种高效便捷的连续离子源技术，由于在离子化过程中不会破坏待测样品的分子结构，并且能让分析样品携带多个电荷等特点，目前已经成为了最主流的质谱离子源技术。而将进样流速控制在纳升级别的纳升电喷雾离子源则能够进一步提升电喷雾离子源对于待测样品的离子化效率，因此也是目前最主流的电喷雾离子源技术。但纳升电喷雾离子源在使用过程中对于电喷雾喷针的要求极高，要求电喷雾喷针最尖端处仅能有极薄的外壁,因为电喷雾喷针最尖端外壁过厚将导致电喷雾喷针喷出的泰勒锥角度过大而导致电喷雾离子源的不稳定。

2、现有的电喷雾喷针的材质主要为石英，也称之为电喷雾石英喷针。现有的电喷雾石英喷针制作方法大多是通过高温加热石英毛细管中部长度为1～2cm的区域，使该区域接近融化状态，然后手工拉扯石英毛细管的两端，使接近融化状态的区域因拉扯变长并最终断开，接近融化状态的区域断开后固化形成两个电喷雾石英喷针的锥形尖端。虽然，该电喷雾石英喷针制作方法最尖端处(锥形尖端的小头端)具有极薄的外壁，但是，该电喷雾石英喷针制作方法在拉扯石英毛细管过程中，随着石英毛细管接近融化状态的区域逐渐变得细长，其形成的锥形尖端的外径和内径也会同时变小，而过小的内径在使用过程中容易堵塞，另外，手工很难大批量制作，且手工拉扯石英毛细管依赖经验和手感，产品质量很难控制，由此使用当前方法在后期通过显微镜观察挑选质量合格的电喷雾石英喷针时，会发现大量锥形尖端内径过小的报废产品，报废率较高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可以快速、大批量制作电喷雾石英喷针，且制作过程中质量可控，能够大大降低因电喷雾石英喷针的锥形尖端的内径过小而导致的报废率较高问题的基于氢氟酸的电喷雾石英喷针制作方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于氢氟酸的电喷雾石英喷针制作方法，包括以下步骤：

3、步骤1、根据电喷雾石英喷针的规格选择相应规格的石英毛细管，并截取所需长度的石英毛细管，然后去除石英毛细管外部保护膜；

4、步骤2、选择石英毛细管的任意一端连接液体注射泵，将石英毛细管连接液体注射泵的一端称为其连接液体注射泵端，将石英毛细管未连接液体注射泵的一端称为其未连接液体注射泵端；

5、步骤3、利用氢氟酸腐蚀从石英毛细管的未连接液体注射泵端开始的一段，形成锥形尖端，具体过程为：

6、s3.1、准备体积浓度为20％～99％的氢氟酸溶液，并在氢氟酸溶液的底部设置磁力搅拌计；将石英毛细管的未连接液体注射泵端朝下、连接液体注射泵端朝上，沿竖直方向固定在该氢氟酸溶液上方，并使石英毛细管从其未连接液体注射泵端开始、长度为0.5～1.0cm的一段完全浸泡到氢氟酸溶液内，由于氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间存在张力作用，在氢氟酸溶液表面张力作用下，浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管周围的氢氟酸溶液上升2～3mm，且由于氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间的张力作用随着高度的增加而逐渐减小，浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管周围上升的氢氟酸溶液的量随着高度的增加而逐渐减少，即浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管上方的高度为2～3mm的一部分石英毛细管外壁周围也存在氢氟酸溶液，且该部分石英毛细管与氢氟酸溶液的接触量呈现从下到上递减；在将石英毛细管浸泡到氢氟酸溶液中的同时，利用液体注射泵从石英毛细管的连接液体注射泵端向石英毛细管内部持续注入水，水的流速为0.01微升/分钟至10微升/分钟，被注入的水从石英毛细管的未连接液体注射泵端流出进入氢氟酸溶液内；

7、s3.2、利用磁力搅拌计在氢氟酸溶液的底部以不超过30转/分钟的速度进行搅拌，完全浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管的外壁被氢氟酸溶液均匀腐蚀，完全浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管上方的一部分石英毛细管外壁也被其周围的氢氟酸溶液腐蚀，且腐蚀程度呈现从下到上递减；

8、s3.3、当观察到氢氟酸溶液水平面以下的石英毛细管被彻底腐蚀完时，此时氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间的张力作用消失，氢氟酸溶液的液面为正常水平面，氢氟酸溶液和石英毛细管之间的接触完全切断，此时氢氟酸溶液的液面以上高度为2～3mm的一段石英毛细管的外壁形成完美的锥形尖端，该锥形尖端的内径仍等于石英毛细管的内径，此时关闭液体注射泵，停止向石英毛细管内部注入水；

9、步骤4、将液体注射泵从石英毛细管上拆除，为石英毛细管的锥形尖端添加疏水保护层，得到电喷雾石英喷针。

10、所述的步骤(1)中根据电喷雾石英喷针的规格选择相应规格的石英毛细管，并截取所需长度的石英毛细管，然后去除石英毛细管外部保护膜的具体步骤为：

11、s1.1、利用毛细管切割器选取的相应规格的石英毛细管，切割得到所需长度的石英毛细管；

12、s1.2、将切割得到的石英毛细管完整浸入温度为100摄氏度的饱和氢氧化钠溶液内，直至饱和氢氧化钠溶液将石英毛细管外部保护膜全部腐蚀掉；

13、s1.3、利用清水将步骤s1.2得到的石英毛细管清洗干净并晾干。

14、所述的步骤(2)中，石英毛细管的连接液体注射泵端通过变径转接头与液体注射泵上的注射针相连。

15、所述的步骤(4)中为石英毛细管的锥形尖端添加疏水保护层的具体过程：将石英毛细管的锥形尖端浸没在有机硅防水剂内1秒后快速抽出并静置，当附在锥形尖端表面的有机硅防水剂干燥后，就在石英毛细管的锥形尖端表面形成疏水保护层。

16、与现有技术相比，本发明的优点在于通过先将石英毛细管的一端连接液体注射泵，再利用氢氟酸腐蚀从石英毛细管的未连接液体注射泵端开始的一段，形成锥形尖端，在形成锥形尖端过程中，先将石英毛细管的未连接液体注射泵端开始的一段完全浸泡到氢氟酸溶液内，由于氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间存在张力作用，在氢氟酸溶液表面张力作用下，浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管周围的氢氟酸溶液上升2～3mm，且由于氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间的张力作用随着高度的增加而逐渐减小，浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管周围上升的氢氟酸溶液的量随着高度的增加而逐渐减少，即浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管上方的高度为2～3mm的一部分石英毛细管外壁周围也存在氢氟酸溶液，且该部分石英毛细管与氢氟酸溶液的接触量呈现从下到上递减，在将石英毛细管浸泡到氢氟酸溶液中的同时，利用液体注射泵从石英毛细管的连接液体注射泵端向石英毛细管内持续注入微量的水，水从石英毛细管的未连接液体注射泵端流入氢氟酸溶液内，由于水的流速仅为0.01微升/分钟至10微升/分钟，远小于氢氟酸溶液对石英毛细管的腐蚀速度，在石英毛细管腐蚀过程中，进入氢氟酸溶液内的水量基本可以忽略不计，故此，利用液体注射泵注入的水既不会对氢氟酸溶液的浓度和液面产生明显影响，又使得氢氟酸溶液不会在毛细现象下进入石英毛细管内部，保证后续氢氟酸溶液仅会对石英毛细管外壁进行腐蚀，而不会对石英毛细管内壁产生任何影响，另外，利用磁力搅拌计在氢氟酸溶液的底部以不超过30转/分钟的速度进行搅拌，在不会对氢氟酸溶液表面产生明显影响的基础上，保证氢氟酸溶液均匀性，从而保证浸泡在氢氟酸溶液中的一段石英毛细管的腐蚀均匀性，在搅拌过程中，完全浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管的外壁被氢氟酸溶液均匀腐蚀，由于该段石英毛细管和氢氟酸溶液接触的更彻底，因此腐蚀速度快，而完全浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管上方的一部分石英毛细管外壁也逐渐被其周围的氢氟酸溶液腐蚀，但由于该部分石英毛细管仅和少部分氢氟酸溶液接触，因此腐蚀速度慢，同时由于该部分石英毛细管周围的氢氟酸溶液的量会随着高度的增加而逐渐减少，即该部分石英毛细管与氢氟酸溶液的接触量也呈现从下到上递减，因此该部分石英毛细管的外壁的腐蚀程度也从下到上递减，当完全浸泡到氢氟酸溶液内的一段石英毛细管被彻底腐蚀完时，此时氢氟酸溶液表面与石英毛细管之间的张力作用消失，不存在因为张力作用而上升的氢氟酸溶液，氢氟酸溶液的液面为正常水平面，氢氟酸溶液和石英毛细管之间的接触完全切断，被氢氟酸溶液表面张力作用下高出氢氟酸溶液水平面的一部分氢氟酸溶液腐蚀的一部分石英毛细管的外壁形成完美的锥形尖端，该锥形尖端的内径仍等于石英毛细管的内径，由此，本发明在形成锥形尖端的过程中，只需要根据锥形尖端的高度要求，将石英毛细管固定在氢氟酸溶液上方预设位置，就可以通过氢氟酸溶液腐蚀形成锥形尖端，从而可以快速、大批量制作电喷雾石英喷针，且制作过程中质量可控，重复性好，同时，通过液体注射泵向石英毛细管内注入微量水，保证氢氟酸溶液仅会腐蚀石英毛细管的外壁，不会对石英毛细管的内壁产生影响，避免锥形尖端的内径过大导致后续电喷雾喷射不稳定问题，由于使锥形尖端的内径与石英毛细管的内径一致，在后续使用过程中不容易堵塞，大大降低了因电喷雾石英喷针的锥形尖端的内径过小而导致的报废率较高问题，经测试，采用本发明方法得到的锥形尖端的小头端的壁厚仅为1～2微米。