[發明專利]一種四極桿電極系統

無效

• 申請號: 201310064570.2
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103151237A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王岳東;肖育;陳末華;丁傳凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于質量分析儀器技術領域，具體地說，涉及一種四極桿電極系統。

背景技術

質譜儀是一種用于分析物質樣品中各種化學成分，含量和分子結構的科學儀器。四極質譜儀是目前被廣泛應用的質譜儀器之一。它具有結構簡單，操作方便，價格較便宜等特點，被廣泛地應用于科學研究、醫學衛生、環境科學等各個領域。

圖1給出了由四根圓柱形電極所組成的四極離子質量分析器的示意圖。四根圓柱形電極101，102，103?和104被按一定方式固定在一起，組成四極桿電極系統。然后將兩根相對的電極，電極101和103，電極102?和104連接在一起，形成兩個端點105和106，然后在每一個端點上加上極性相反的射頻電源。如下式所示：

Φ₁(t)=+(U+Vcosωt)

Φ₂(t)=-(U+Vcosωt)

式中，U代表直流電壓，V代表交流電壓，ω=2πf?代表射頻電源的角頻率，f?為射頻電源的頻率。

四極桿系統在射頻電源的作用下，在由四根電極所圍成的區域內，產生以四極電場為主的電場分布。

傳統的對稱型四極桿電極系統一般具有較好的質量分辨能力，而非對稱型四極桿電極系統，由于在其電場分布中引入了高階場成分，會導致其性能發生改變。加拿大UBC大學D.J.?Douglas的工作組中做了大量關于改變四極桿電極系統內部電場形狀，引入不同成分的高階場，進而有效的改善四極桿電極系統的分辨率以及離子傳輸效率的工作?[1,2]?。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種結構簡單，性能獨特，造價便宜的四極桿電極系統，其可以改善四極桿電極系統的離子傳輸效率，提高串級質譜中離子碰撞解離效率。

本發明采用四根圓柱形電極桿來構成四極桿電極系統，其中三根圓柱形電極桿的直徑相同，一根圓柱形電極桿的直徑較大，且四根圓柱形電極并非傳統意義上的對稱排列。這種四極桿電極系統是可以產生以四極電場（即A2）為主，并含有少量六極場（A3）、八極場（A4）等高階場成分的四極桿電極系統。

本發明提供的一種四極桿電極系統，由四根圓柱形電極組成，其中三根電極的直徑為d，另外一根電極的直徑為D，且D>d，四根圓柱形電極平行放置,且四根圓柱形電極與一直徑為d₀?的圓外切，d₀=?d。其中兩根直徑為d的電極分布在x軸方向上，另一根直徑為d的電極分布在y軸方向上，直徑為D的電極處于偏離y軸θ角的方向上，0°﹤θ≤10°。

本發明中，所述圓柱形電極的直徑比值D/d在1.01～2.0之間。

本發明中，所述圓柱形電極的直徑比值?D/d優選為1.1～1.5。

本發明所述的四極桿電極系統，可以用作質量分析器，也可以用作離子導引，也可以用作離子反應池，也可以用作離子阱。此四極桿電極系統可以單獨使用，也可以與其他儀器裝置，如飛行時間質譜，離子阱質譜，軌道離子阱質譜聯合使用。

本發明給出的系統突破了傳統理論認為的只能用雙曲面形電極，或特定組裝方式的圓柱形電極產生近于完美四極電場的離子質量分析器的約束，具有結構簡單，性能獨特，造價便宜等優點。

本發明給出的用三根直徑相等的電極，和一根直徑較大的電極構成的非對稱型四極電極系統，在外加的工作電壓作用下，在其合圍成的內切圓空間中，它可以產生以四極電場為主，并含有部分六極場、八極場高階場成分和極少量的十極場、十二極場等的電場分布。通過部分六極場和八極場的引入，可以有效的改善四極桿電極系統的離子傳輸效率，進而提高串級質譜中離子碰撞解離效率。并且通過模擬計算可以看出，這種四極電極系統也具有良好的質量分辨能力。

附圖說明

圖1：由四根桿型電極所組成的四極桿質譜系統示意圖。

圖2：本發明所使用的四極桿電極系統截面示意圖。

圖3給出了半徑比r4/r1=1.1，θ=0°，1°，……10°時，多極場系數A3，A4的變化情況。

圖4給出了半徑比r4/r1=1.2，θ=0°，1°，……10°時，多極場系數A3，A4的變化情況。

圖5給出了半徑比r4/r1=1.3，θ=0°，1°，……10°時，多極場系數A3，A4的變化情況。

圖6給出了半徑比r4/r1=1.4，θ=0°，1°，……10°時，多極場系數A3，A4的變化情況。

圖7給出了半徑比r4/r1=1.5，θ=0°，1°，……10°時，多極場系數A3，A4的變化情況。