[發明專利]質譜分析器

無效

• 申請號: 200810207492.6
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101752179A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 丁力
• 申請（專利權）人: 島津分析技術研發(上海)有限公司
• 主分類號: H01J49/40
• 分類號: H01J49/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及質譜分析技術，進一步說，本發明涉及到利用鏡像電流對高速運動的離子進行無損探測的質譜分析技術。

背景技術

質譜學發展至今，已有多種常用質譜儀產品。從對離子信號的檢測技術來說，這些質譜儀又可以分為有損檢測型和無損檢測型兩類。有損探測即為，離子經過分析器后用法拉第筒或打拿極接受，離子的電荷在法拉第筒上轉化為電流，或者經打拿極倍增后，被電路放大檢測到。經過一次檢測，離子在法拉第筒或打拿極上被中和而消失掉。傳統上大部分質譜儀都是利用這類檢測方法。如，四極桿質譜儀、離子阱質譜儀、磁偏轉質譜儀和飛行時間質譜儀等。

當帶電粒子移動到導體附近時，導體內會感應出極性相反的所謂“鏡像電荷”，與該導體連接的電路中就會產生一個電流。用這種方法可以測出一個電極附近運動著的電荷，在測量的同時，該帶電粒子并沒有被中和消失掉。所以這類探測方法屬于離子的無損探測方法。近來發展的回旋共振傅立葉變換(FTICR)質譜儀、軌道阱質譜儀(Orbitrap)用的就是這種方法。在這兩種質譜儀的分析器中，離子在磁場或電場的束縛下來回震蕩，在分析器一側的電極上就感應出鏡像電流，鏡像電流的周期變化頻率即是離子在磁場或電場中振動的頻率，所以將鏡像電流進行傅立葉變換得到的頻譜即反映了阱中離子的質譜。

其實在帶電粒子的束流管道中早已使用了無損探測粒子流的方法，比如曾被用于加速器中的粒子束流的檢測器。Michel?Sonck與Alex?Hermanne在文章“The?beam?pick-up：A?Transducer?with?a?versatile?set?of?applicationsin?applied?nuclear?science”(<IEEE?Transactions?on?Instrumentation?andMeasurement>，Vol.46，No.4，Aug.1997)設計的同軸雙圓桶束流檢測器(beamcurrent?Pick-up)可以檢測到一束離子的脈沖信號。在束流管中使用鏡像電流的探測原理也被引用于飛行管型的質譜儀器中，H.Benner在美國專利US5880466A中提出一種靜電離子阱，它實際上是一種含有兩個反射鏡的靜電飛行管。離子在兩個反射鏡之間來回反射，在兩個反射鏡之間的漂移區間，離子具有很高的運動速度。當它們穿過一個圓筒電極時，就會在該電極上感應出鏡像電荷，與其連接的電路中就能探測到一個脈沖信號。但是單一的管形檢測器靈敏度不高，只適合于檢測如DNA這種超大分子的多電荷離子。Zajfman在他的專利離子捕獲(WO02103747(A1))中，也描述了一種含有兩個反射鏡的靜電飛行離子阱。并用一個管形檢測器來獲取鏡像電流。但問題是鏡像電流的強度很弱，即使離子源產生104個同種質荷比的離子，它們完全聚在一起運動，這時可產生的脈沖鏡像電流信號才剛能被低噪聲放大器檢測出來，而經過多次往復運動以后，離子群中的離子因初始動能的差異逐步散開，鏡像電流信號在時間上展寬，強度上減弱，直到最后就檢測不出來了。鏡像電流信號的記錄時間越長，檢測次數越多，轉換獲得的質譜精度就越高。所以通常人們希望離子在飛行管中往復幾百次、上千次。為了避免離子信號的衰減，Zajfman提出了利用反射鏡的非線性和離子間的庫侖相互作用實現離子群的聚集(bunch)，使離子在飛行管中往復幾百次不發散。但是，這種基于庫侖相互作用的聚集(bunch)對于分析復雜離子組合的質譜儀來說，特別是有許多同位素伴峰時，大峰就會劫持小峰，會影響離子的分辨，破壞分析器的精度。

利用靜電偏轉透鏡，也可以把飛行管設計成回旋跑道式的，同樣也可以在跑道的一些漂移區間安置圓筒鏡像電流檢測器，來多次記錄飛過離子的鏡像電流。同樣，這里也會有最低檢測限的問題。綜上所述，要想實現高分辨率和低檢測限，還是要提高檢測器的靈敏度，在較小的離子數量也能拾取足夠的鏡像電流信號。

發明內容

本發明目的之一是，提高質譜分析器中無損離子探測器對多圈飛行管中離子檢測的效率。

本發明的另一個目的是，解決現有鏡像電流檢測器輸出信號不良和離子往返兩程信號極性不分的問題。