[發(fā)明專利]一種雙極性反射式飛行時(shí)間質(zhì)量分析器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210007412.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN102568997A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃正旭;董俊國;李梅;高偉;李磊;朱輝;周振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué);廣州禾信分析儀器有限公司
• 主分類號(hào): H01J49/10
• 分類號(hào): H01J49/10;H01J49/40
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分析儀器檢測技術(shù)，特別涉及一種雙極性反射式飛行時(shí)間質(zhì)量分析器。

背景技術(shù)

飛行時(shí)間質(zhì)量分析器(time-of-flight?mass?analyzer)原理為：真空環(huán)境下，獲得相同加速能量的不同離子，將擁有不同的飛行速度，則通過一定長度無場飛行后，離子將按照其質(zhì)荷比的大小得以分離檢測。這種質(zhì)量分離技術(shù)分辨率、靈敏度高，無質(zhì)量檢測上限，具有微秒級(jí)檢測速度，且能在一個(gè)檢測周期內(nèi)完成全譜檢測，被廣泛應(yīng)用于化工、能源、醫(yī)藥、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域。基于其原理及特點(diǎn)可知，單極性的飛行時(shí)間質(zhì)量分析器只能檢測一種極性的離子，如果要實(shí)現(xiàn)雙極性離子同時(shí)檢測，就需要完整的兩套飛行時(shí)間質(zhì)量分析器。常規(guī)直線式雙極性飛行時(shí)間質(zhì)量分析器中，由于直線式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，正負(fù)離子分析系統(tǒng)只能正對(duì)排列，空間利用率不高；同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)高分辨和高質(zhì)量檢測范圍，需要較長的離子有效飛行長度，造成了直線式雙極飛行時(shí)間質(zhì)量分析器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但性能不高，體積大，重量重，進(jìn)一步影響了真空系統(tǒng)及電系統(tǒng)的配置，使真空及電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作、維護(hù)更為復(fù)雜且增加了儀器成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙極性反射式飛行時(shí)間質(zhì)量分析器，提高了分析器的空間利用率，縮小了分析器的體積。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種雙極性反射式飛行時(shí)間質(zhì)量分析器，包括：電離引出區(qū)、正離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、負(fù)離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器，所述電離引出區(qū)位于正離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器與負(fù)離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的之間，電離引出區(qū)及正離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、負(fù)離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器呈“Z”型組合排列，形成反射式結(jié)構(gòu)。

所述電離引出區(qū)位于整個(gè)裝置對(duì)稱中心，正離子及負(fù)離子由此區(qū)域同時(shí)電離產(chǎn)生。電離引出區(qū)電離方式可以是脈沖式激光電離，也可以是其它電離方式如電子轟擊源等。

所述正離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器由正離子加速區(qū)、正離子聚焦透鏡、正離子反射區(qū)、正離子漂移區(qū)及正離子檢測區(qū)相連接組成。

所述負(fù)離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器由負(fù)離子加速區(qū)、負(fù)離子聚焦透鏡、負(fù)離子反射區(qū)、負(fù)離子漂移區(qū)及負(fù)離子檢測區(qū)相連接組成。

所述正離子聚焦透鏡、負(fù)離子聚焦透鏡分別置于正離子漂移區(qū)、負(fù)離子漂移區(qū)內(nèi)，用于調(diào)節(jié)離子束寬度。

所述正離子反射區(qū)、負(fù)離子反射區(qū)分別與正離子加速區(qū)、負(fù)離子加速區(qū)成大于0°且小于45°的夾角放置，以控制離子飛行路徑，保證檢測效率；所述正離子反射區(qū)、負(fù)離子反射區(qū)分別與正離子加速區(qū)、負(fù)離子加速區(qū)成4.5°夾角，偏轉(zhuǎn)方向相反，使離子成相反方向偏轉(zhuǎn)約9°反射。

所述正離子檢測區(qū)和負(fù)離子檢測區(qū)分別置于正、負(fù)離子的反射路徑上。

所述正、負(fù)離子加速區(qū)及反射區(qū)可以是有網(wǎng)的或無網(wǎng)的。

所述正、負(fù)離子聚焦透鏡是常規(guī)的一維或二維靜電透鏡。

所述正、負(fù)離子聚焦透鏡可分別由正離子加速區(qū)和負(fù)離子加速區(qū)通過在極片上施加聚焦透鏡電場來實(shí)現(xiàn)。

所述正、負(fù)離子檢測區(qū)為常規(guī)的雙片微通道板組成的離子檢測器。

所述正、負(fù)離子檢測區(qū)分別與正、負(fù)離子加速區(qū)成5度夾角放置。

所述正、負(fù)離子飛行時(shí)間質(zhì)量分析器施加相反極性電壓。

所述電離引出區(qū)施加電壓可以直流的，也可以是脈沖式的。

本發(fā)明的工作原理是：電離引出區(qū)產(chǎn)生的正負(fù)離子，在引出區(qū)強(qiáng)靜電場或脈沖電場的作用下，分別朝相反的方向飛出，針對(duì)其中任一極性的離子而言，離子經(jīng)加速區(qū)后獲得相同的動(dòng)能，則不同質(zhì)荷比的離子將擁有不同的飛行速度，質(zhì)荷比小的離子飛行速度快，質(zhì)荷比大的離子飛行速度慢，通過一定距離的無場飛行，再經(jīng)反射區(qū)反射后，按其質(zhì)荷比大小進(jìn)行分離；最終質(zhì)荷比小的離子先聚焦到達(dá)檢測區(qū)得以檢測，質(zhì)荷比大的離子后聚焦到達(dá)檢測區(qū)，得以檢測形成飛行時(shí)間質(zhì)量譜。

本發(fā)明的原理還在于：瞬時(shí)電離生成的正負(fù)離子得以同時(shí)檢測，一個(gè)檢測周期內(nèi)即可得到完整正負(fù)離子質(zhì)量譜。通過靜電聚焦透鏡可以控制離子束寬度，來保證離子的傳輸效率。通過調(diào)節(jié)反射區(qū)放置角度來控制離子飛行路徑，在保證性能的前提下優(yōu)化整個(gè)分析器結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)各加速及反射電極電壓來實(shí)現(xiàn)傳輸過程中相同質(zhì)荷比離子的空間聚焦。