[發明專利]一種多次反射的高分辨飛行時間質譜儀

無效

• 申請號: 201310019177.1
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103065921A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 唐紫超;史磊;張世宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/40
• 分類號: H01J49/40;H01J49/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬于質譜分析領域，具體涉及一種多次反射的高分辨飛行時間質譜儀。

背景技術

飛行時間質譜儀（Time?of?Flight?Mass?Spectrometer，TOF)是一種常用的質譜分析儀器。這種質譜儀主要由加速器、飛行管、微通道板探測器（MCP）構成。由離子源產生的離子經加速后進入無場的飛行管，并以恒定速度飛向MCP。離子質量越大，到達MCP所用時間越長，離子質量越小，到達MCP所用時間越短，根據這一原理，可以把不同質量的離子按質量-電荷比值（m/z）大小進行分離。

由于離子的初始位置不同會對飛行時間造成影響，所以目前的飛行時間質譜儀中普遍應用了雙場加速技術。雙場加速技術是通過特定參數的兩個電場對離子進行加速，其效果是使初始位置不同的離子在某一時刻同時到達一個特定位置，實現了離子的“空間聚焦”。這個特定的位置，被成為空間焦點，空間焦點由加速器的尺寸與電壓分布決定。

離子的質量不會影響焦點的位置，也就是說不同的離子焦點位置相同，只是飛行時間不同，這就是飛行時間質譜的基礎。

由于特定電壓配置的加速器其空間焦點距離固定，限制了進一部提高飛行時間。為了克服這個障礙，解決辦法是在離子飛行過程中加入一個反射器，能量高的離子飛入的深，消耗的時間長，能量低的離子飛入的淺，消耗的時間短。反射器在結構上與加速器相同，也存在一個空間聚焦點。在焦點上的不同能量的離子，經過反射后會同時回到這個焦點位置，這就實現了離子的能量聚焦。

反射器的本質是在保證離子空間聚焦的前提下，提高了離子的飛行距離。飛行距離越長，不同質量的離子也就越容易被分開。所以陸續有雙反射乃至三次反射的飛行時間質譜被開發出來。但是目前的多次反射飛行時間質譜隨著反射次數的增加離子會不斷分散，所以很難進一步提高反射次數；同時，傳統的多次反射飛行時間質譜離子無法匯聚，所以無法分離離子做后續的利用，而這正是很多科研儀器中所需要的。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，其利用離子在相對的一組反射器內往復反射，同時利用無網反射器的自聚焦作用使離子不發散，從而極大的提高了飛行時間，進而提高儀器的靈敏度。離子經過飛行時間分離后，仍然是匯聚的，可以進行下一步的測量，如串聯另一質譜測量紅外光解離譜、或測量光電子速度譜等。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，包括離子源（1）、加速器（2）、反射器組（3）、補償反射器（4）及探測器（5）。離子由離子源產生后進入雙場加速器，經發射器組持續反射后到達補償反射器，經補償反射器最終反射后到達探測器，實現檢測過程。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述反射器組（3）為等焦距無柵網反射器組；該質譜儀通過等焦距無柵網反射器組來實現離子的不限次數的反射，通過多次反射提高飛行時間，進而提高儀器的分辨率。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述離子源（1）為電子轟擊離子源、光電離離子源、電噴霧離子源中的一種。離子源（1）可以將固體、氣體、液體樣品離子化并送入加速器（2）；也可以將離子反應產物送入加速器的離子反應裝置、離子光解離裝置。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述加速器（2）采用雙場加速，將空間中分散的離子在同一時刻聚焦到某個距離上。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述反射器組（3）由兩個相對的反射器過程；兩個反射器的空間焦距相等，并且尺寸與電壓參數完全相同，兩反射器相對放置，并且空間焦點重合。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述補償反射器（4）的功能是將多次反射后的離子聚焦在探測器上；其軸線與“加速器-反射器組”的軸線成一小角度，離子在反射過程中轉一個小角度，最終聚焦在探測器上。

本發明提供的多次反射的高分辨飛行時間質譜儀，所述探測器（5）為將離子轟擊轉變成電信號的裝置，例如微通道板、電子倍增器。