一種離子多級偏轉系統及質譜裝置的製作方法

2023-06-14 07:29:11

本實用新型涉及質譜領域，具體為一種離子多級偏轉系統及質譜裝置。

背景技術：

質譜是一種根據離子不同質荷比將其分離開來的裝置。其主要部分包括：離子源，離子導入系統，質量分析器，離子探測系統，真空系統。其中，離子導入系統承擔著對離子進行傳輸導引的重要任務，以便離子從離子源產生後更有效的進入質量分析器進行分析。

然而，儘管離子源的種類很多，但離子源的電離效率是有限的，它不能將所有的樣品分子電離。有些離子源，不僅產生離子，包括正離子，負離子，甚至會產生電子，還伴隨有未電離的樣品分子或原子，比如雷射濺射離子源。未電離的樣品分子隨離子進入質量分析器會形成幹擾，降低儀器的信噪比。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種能降低甚至消除中性分子的幹擾，提高儀器信噪比和離子傳輸效率的離子多級偏轉系統及質譜裝置。

為實現上述目的，本實用新型提供了以下技術方案：一種離子多級偏轉系統，包括至少兩對偏轉電極呈階梯形排列，每一對偏轉電極由兩塊相互平行的電極板構成，同一偏轉電極的兩塊電極板外接大小相同、極性相反的電壓，所有偏轉電極的電極板均相互平行，且所有偏轉電極的電場方向均相同。

所述電極板的外接電壓為直流電壓。

相鄰兩偏轉電極的同側電極板的階梯落差為2mm-5mm。

所述各電極板的外接電壓的極性可調。

所述各電極板的外接電壓的大小可調。

所述電極板由導電材料、半導體材料或表面鍍有導電材料的絕緣體製成。

所有偏轉電極的電極板均相互平行。

一種應用所述離子多級偏轉系統的質譜裝置，包括離子源，該離子源發射的離子的運動路徑上依次設有錐孔、所述多級偏轉系統、質量分析器以及離子探測器。

所述離子源為電噴霧離子源、大氣壓化學電離或電子轟擊離子源。

所述質量分析器為飛行時間質量分析器、四極杆質量分析器或離子阱質量分析器。

本實用新型的技術效果在於：能夠有效的消除中性分子的幹擾，使離子經過逐級偏轉後，更有效的進入下一級的質量分析器中，也可以與四極杆質量分析器結合，篩選出需要研究的目標離子傳輸到下一級的質量分析器中，以便進行下一步的研究。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例所提供的離子多級偏轉系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型的實施例所提供的離子多級偏轉系統的立體結構示意圖；

圖3是離子穿越本實用新型的實施例所提供的離子偏轉系統時的運動軌跡示意圖；

圖4是本實用新型的實施例所提供的質譜裝置結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施例進行詳細說明。

圖1為離子多級偏轉系統10的結構示意圖，本實用新型提供的離子多級偏轉系統10，包括兩對、三對或者更多對相對平行放置的電極板101a、101b、102a、102b、103a、103b呈梯形排列，每一對電極板101a、101b或102a、102b或103a、103b上施加大小相等，極性相反的電壓(例如0.1V,-0.1V；0.2V,-0.2V；0.5V,-0.5V)，如圖3所示，當離子進入多級偏轉系統10後，在每一對偏轉電極101、102、103的電場作用下，實現不同程度的偏轉。經過一定角度偏轉後的離子束可以在射頻漏鬥，導引杆，單透鏡等各種離子導引裝置的作用下經過聚焦進入質量分析器，進行質譜分析。優選的，所述電極板的外接電壓為直流電壓。相鄰兩偏轉電極的同側電極板的階梯落差為2mm-5mm(「落差」這一表述僅僅是指相鄰兩偏轉電極錯開的距離，並不對錯開的方向進行限定，不能理解為相鄰兩偏轉電極沿豎直方向錯開)。具體實施過程中可以根據離子預定偏轉軌跡對這一落差進行選擇。

所述偏轉電極的偏轉方向可調，其實現方式為：通過改變電極板的極性來改變電場方向，從而改變離子的偏轉方向。另外，偏轉電極的偏轉角度可調，其實現方式為：通過改變電極板的外接電壓的大小來而改變電場強度，從而改變離子受到的電場力大小。

圖2為一種離子多級偏轉系統10的立體結構示意圖，此系統由三對偏轉電極101、102、103呈梯形排列組成。

圖4為離子多級偏轉系統10作為整體的一個具體的應用實例。其中包含的結構有：離子源11、錐孔12、多級偏轉系統10、離子導引裝置13、狹縫14、四極杆質量分析器15、離子檢測器16。樣品在離子源11部分發生電離，經過進樣錐孔12，進入離子多級偏轉系統10，經過離子導引裝置13的聚焦和導引作用，離子通過一定寬度的狹縫14，離子進入四極杆質量分析器15，最後達到探測器16被檢測。

本實用新型提供的多級偏轉系統10包括數對(例如兩對，三對或者更多對)相對平行放置的偏轉電極板101a、101b、102a、102b、103a、103b；所述相對放置的偏轉電極板101a、101b或102a、102b或103a、103b尺寸相同，其上分別施加大小相等，極性相反的電壓(例如2V,-2V，1.5V,-1.5V，1V,-1V)對離子進行一定程度的偏轉，使離子與中性分子分離開來。

所述偏轉電極板101a、101b、102a、102b、103a、103b採用導電材料，或者在半導體或絕緣體表面鍍上導電材料；偏轉電極101、102、103呈梯形排列，逐漸對離子20進行偏轉。

本實用新型中，所述的偏轉電極101、102、103不受形狀、尺寸以及製作材料的限制，只要是通過施加直流電壓使得離子能夠發生偏轉。形狀可以是平面的、圓環面的以及其他曲面的。

本實用新型的離子多級偏轉系統10可以與電噴霧離子源結合使用，也可以和大氣壓化學電離、電子轟擊離子源等各種離子源配合使用。

本實用新型的離子多級偏轉系統10可以與飛行時間質量分析器、四極杆質量分析器、離子阱質量分析器等各種質量分析器配合使用。

本實用新型的離子多級偏轉系統10的優點在於：能夠有效的消除中性分子的幹擾，使離子經過逐級偏轉後，更有效的進入下一級的質量分析器中，也可以與四極杆質量分析器結合，篩選出需要研究的目標離子傳輸到下一級的質量分析器中，以便進行下一步的研究。

最後說明的是，以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。