[實用新型]質譜儀

有效

• 申請號: 201020539000.6
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN201804839U
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 田禾;王后樂;張小華;張華;王傳博
• 申請（專利權）人: 北京普析通用儀器有限責任公司
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42;H01J49/02;G01N27/62
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 闞梓瑄

技術領域

本實用新型涉及一種質譜儀。

背景技術

質譜儀主要用來通過測量微觀粒子，特別是分子的質量，來分析檢測被測樣品的成分，特別是化學成分。比如食品中農藥殘余，可以通過質譜儀來跟蹤該農藥分子或分子碎片特有的分子量來監控其含量。但是，因為微觀粒子的質量非常小，無法用一般重力方法來稱其重量。因此我們為了測量這些微觀粒子的質量，一般是利用帶電粒子與電磁場的作用。為了達到這一目的，首先要使這些微觀粒子帶上電荷，這樣就可以通過電磁場來控制它們的運動，從而實現粒子或者分子質量的測量。因此，質譜儀都必須有電離裝置，把樣品電離為離子——這個裝置就叫做離子源。具有不同荷質比的離子在電場或磁場作用下運動狀態會有所不同，所以可以采用特定的電場或磁場來構成質量分析器。四極桿質量分析器就是這樣一種裝置，它能夠用加在四級桿上的交直流電壓而僅讓一定質荷比的離子通過，經過掃描最后經檢測器檢測后可以得到樣品的質譜圖。

如圖1所示，傳統的質譜儀，其基本結構是相同的，都包括離子源1’、質量分析器2’、檢測器(圖中未示出)和真空系統(圖中未示出)。質量分析器2’有采用四極桿式質量分析器、飛行時間質量分析器，磁聚焦質量分析器，離子回旋傅立葉變換或者離子阱質量分析器。

使被分析的樣品帶上電荷的過程稱為離子化過程。針對不同的樣品有很多種不同的方法，其中一種叫做電子撞擊方法，是應用比較廣泛的離子源技術，它主要用于揮發性樣品和比較簡單分子量較小的有機分子的電離。樣品以氣體狀態進入離子源。由燈絲發出的電子與樣品氣體分子發生碰撞使樣品分子失去電子而帶電，成為離子。

為了使電離以后的樣品離子沿著所需的特定方向運動，在離子源內設置了離子透鏡。傳統的離子透鏡一般包括安裝在同一個中軸線上的4個電極：推斥電極11’、引入電極12’、聚焦電極13’和引出電極14’，引入電極12’、聚焦電極13’和引出電極14’的中央各自具有供離子束穿過的中央通孔。推斥電極11’為平面圓板形狀，它的作用是為樣品離子提供初始能量。施加在推斥電極11’上的電壓可以在5～80V之間變化。聚焦電極13’為平面圓板形，聚焦電極13’用于使離子束聚焦。從推斥電極11’后面的離子化反應池出來的離子存在動量大小和方向上的分散性，經聚焦電極13’聚焦后，可以增加進入質量分析器2’的離子數量，并提高進入質量分析器2’的離子強度。聚焦電極13’可以工作在0～-150V。引出電極14’呈平面圓板形，引出電極14’用來改善離子源1’和質量分析器2’之間的離子傳輸效率，一般工作在0～100V之間。

從物理學電動力學的角度來看，離子源內各個電極所加的電壓，會在空間產生電場，電場的勢能函數是一個標量函數，該函數所滿足的是拉普拉斯方程，這是一個二階偏微分方程，而各個電極的形狀以及電極上所加的電壓構成了這個偏微分方程的邊界條件。這個邊界條件是質譜儀設計的關鍵所在，有了邊界條件，我們就可以通過理論計算和電腦模擬來解出這個偏微分方程。

上述用于傳統質譜儀的推斥電極11’是平面圓板狀的，這種平板狀的電極在空間中引起的電場分布使離子束呈發散狀態，因此離子可能大量逃逸，這樣引起的后果是能夠進入質量分析器的離子數量減少，從而導致質譜儀的靈敏度差。

實用新型內容

本實用新型要解決現有的質譜儀靈敏度差的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

本實用新型的質譜儀，包括離子源，所述離子源包括依次安裝在同一中軸線上的推斥電極、引入電極、聚焦電極和引出電極，所述引入電極、聚焦電極和引出電極中央分別具有供離子束穿過的中央通孔，其特征在于，所述推斥電極為具有一敞口的罩殼，且該敞口朝向所述引入電極。

所述推斥電極包括圓形底部和由該圓形底部向外延伸的弧形部。

所述推斥電極為球面形罩殼、橢球面形罩殼、拋物面形罩殼、錐形罩殼或者錐臺形罩殼。

所述引出電極為具有一敞口的罩殼，且該敞口朝向所述聚焦電極。

所述引出電極包括圓形底部和由該圓形底部向外延伸的弧形部。

所述引出電極是球面形罩殼、橢球面形罩殼、拋物面形罩殼、錐形罩殼或者錐臺形罩殼。

所述聚焦電極呈圓筒形，包括具有中央通孔的筒底和圓周壁。