[發明專利]線性離子阱結構

有效

• 申請號: 201210022023.3
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN103227095A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 徐國賓;楊芃原
• 申請（專利權）人: 上海華質生物技術有限公司
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10;H01J49/42
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明質譜分析領域，特別是涉及一種線性離子阱結構。

背景技術

傳統的離子阱質量分析器屬于旋轉對稱的雙曲面三維離子阱。早期三維離子阱由德國科學家Wolfgang?Paul和美國科學家Hans?Georg?Dehmelt等于1950年代研制并專利化(1989年諾貝爾化學獎)。此時的射頻離子阱為三維離子阱，它由兩片端蓋電極和一個環電極組，可以由數控車床加工而成。由于它具有z軸的旋轉對稱性，所以稱之為三維離子阱。三維離子阱的z軸剖面具有雙曲線結構。

1990年代，美國Finnigan公司的Jae?Schwartz和Michael?Senko以及John?Syka等人發展了二維線性離子阱，并取得了一系列的專利。這種離子阱與之前的三維離子阱的區別在于對稱性不同，線型離子阱具有兩個垂直的對稱面，在形式上更接近于“四極桿”的對稱性。在加工方面，線型離子阱采用了技術難度較高的曲面磨床，成本增加較多。線型離子阱的垂直于z軸剖面具有雙曲線結構。線型離子阱的優勢在于，理論完善(與雙曲面三維離子阱數學上等同)，離子容量容量大、靈敏度高出三維離子阱10倍(理論上是200倍)。

同一時期(1995年)，加拿大Sciex公司(AB?Sciex)的James?Hager發展了基于四極桿的線型離子阱技術——QTrap系列線型離子阱。這一技術采用完全商業的四極桿分析器(API3200、API4000和API5000等)，利用輸出透鏡作為激發電極，施加激勵電壓。這一技術優點是保留了四極桿原有的強大定性能力，同時新增了多級串級能力，在法規檢測領域(環境、食品安全等)具有較高的應用價值。此技術裝置不需要具備雙曲線結構。

離子阱的電極形狀之所以存在簡化的可能，是因為離子阱在工作的初始階段，離子集中在3D離子阱的中心點或者是線型離子阱的中心軸附近，而在這些位置的電場并不完全由電極的形狀來決定；更重要的決定因素是電極的對稱性。例如，對于三維離子阱(3DIT)它的對稱性是Dh，即旋轉軸對稱和垂直于旋轉軸的面對稱；圓柱型離子阱(CIT)也具有相同的對稱性。那么在中心點的附近微小的距離內，3DIT和CIT具有非常類似的電場；只有遠離了中心點后，電極的形狀才漸漸顯現出來。類似的情況還有雙曲面四極桿和圓柱型四極桿、雙曲面線型離子阱和平板型離子阱、平板離子阱和臺階離子阱。

如圖1所示，現有線性離子阱一般由2組電極組成，包括y方向的2只RF電極、以及x方向的2只ac電極。通常RF電極連接射頻發生器的正相位(+RF)，以接入數百kHz至數MHz的0～30kVpp射頻電壓，ac電極連接射頻發生器的反相位(-RF)(或交流接地)，同時通過變壓器具有較弱的數kHz至數百kHz的0～100Vpp的輔助射頻+/-ac。輔助射頻在兩個ac電極上具有相反的相位，由此，在四極場中形成偶極激發電場(DIPOLE)，如圖2所示。在該線性離子阱中，雖然離子僅能從狹縫射出，但由于不針對狹縫瞄準的激發方式，會導致離子的大量浪費。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種線性離子阱結構，有效減少離子的浪費問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種線性離子阱結構，其至少包括：第一電極，用于連接強射頻電壓的正極；與所述第一電極圍合形成離子運行空間且有開口的第二電極，用于連接強射頻電壓的負極或地；以及貼近所述第二電極外側設置且有狹縫的第三電極，用于耦合輔助射頻電壓，其中，所述狹縫相對于所述開口設置。

優選地，第三電極呈平板狀或彎折狀。

優選地，第三電極黏貼在第二電極外側。

優選地，第二電極呈圓柱棒狀、雙曲面棒狀或方形棒狀。

優選地，第二電極包括4個分離的子電極。

優選地，第一電極呈圓柱棒狀或雙曲面棒狀。

優選地，第一電極比第二電極粗。

如上所述，本發明的線性離子阱結構，具有以下有益效果：能增強離子的穩定性，提高離子的激發分辨力。

附圖說明

圖1顯示為現有線性離子阱結構示意圖。

圖2顯示為現有線性離子阱結構中形成的偶極激發電場示意圖。

圖3顯示為本發明的一種優選線性離子阱結構示意圖。

圖4顯示為本發明的另一種優選線性離子阱結構示意圖。

圖5顯示為本發明的又一種優選線性離子阱結構示意圖。

圖6顯示為本發明的再一種優選線性離子阱結構示意圖。

元件標號說明