[發(fā)明專利]一種離子雙向引入和傳輸?shù)乃臉O桿質(zhì)量分析裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310665181.5
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103681208A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶宗秀;侯劍;熊彩僑;張寧;何清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子雙向引入和傳輸?shù)乃臉O桿質(zhì)量分析裝置。

背景技術(shù)

帶電粒子在質(zhì)譜儀中的飛行軌跡是儀器設(shè)計的基礎(chǔ)。樣品分子被離子源電離后，通過真空接口進(jìn)入離子傳輸管，在質(zhì)量分析器按照質(zhì)荷比分離，最后分別到達(dá)檢測器被檢測。其中的每一個步驟都需要電磁場的精確控制。

四極桿質(zhì)量分析器，簡稱四極桿，是質(zhì)譜儀中最常見的離子傳輸和質(zhì)量分析的裝置。四極桿是一個順序質(zhì)量分析器，通過它可以實(shí)現(xiàn)對被提取的離子束進(jìn)行質(zhì)荷比分析。典型的四極桿由四根精密加工的電極桿以及分別施加于x、y方向兩組高壓高頻射頻組成的電極分析器。被分析的離子沿軸向進(jìn)入四極桿裝置的一端，分析器上施加的高頻射頻電壓使所有離子進(jìn)入一個振蕩路徑，為離子在分析器中運(yùn)動提供了輔助能量，這一能量是選擇性的—只有符合一定能量和動量的離子才能夠不被無限制的加速，從而獲得穩(wěn)定的路徑安全的通過四極桿分析器，從其另一端出射。其他離子被過分偏轉(zhuǎn)，與極棒碰撞，并在極棒上被中和而丟失。

在通常的質(zhì)譜儀器中，所用的四極桿只能允許離子單向飛行。這樣的離子傳輸設(shè)計可以有效地分析一定質(zhì)荷比范圍的離子，滿足質(zhì)譜儀分析檢測樣品的需求。但是隨著質(zhì)譜儀應(yīng)用的不斷拓寬和制備型質(zhì)譜概念的出現(xiàn)，質(zhì)譜儀的設(shè)計要求多元化，單向的四極桿傳輸裝置已經(jīng)不能滿足快速發(fā)展的應(yīng)用研究的需求。例如，利用質(zhì)譜儀研究氣相條件下離子之間的相互作用，使用傳統(tǒng)單向離子傳輸?shù)脑O(shè)計會極大的限制了反應(yīng)離子和類型的種類，這是因?yàn)橛赏粋€電離源產(chǎn)生的離子有相互抑制的效應(yīng)，分子的提前混合也會導(dǎo)致電離過程的復(fù)雜化。目前的質(zhì)譜儀條件可以實(shí)現(xiàn)在四極桿中對單離子反應(yīng)進(jìn)行探索，卻不利于不同種類離子間氣相反應(yīng)的研究，因而，設(shè)計雙通道離子引入傳輸?shù)乃臉O桿具有廣泛的理論和實(shí)用意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種離子雙向引入和傳輸?shù)乃臉O桿質(zhì)量分析裝置，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)離子的雙向傳輸控制和質(zhì)譜分析，為引入相向飛行的多離子分析檢測提供了平臺，拓展了質(zhì)譜中四極桿質(zhì)量分析器的功能。

本發(fā)明所提供的一種離子雙向引入和傳輸?shù)乃臉O桿質(zhì)量分析裝置，它包括兩個離子偏轉(zhuǎn)裝置和一個四極桿質(zhì)量分析器；

所述離子偏轉(zhuǎn)裝置設(shè)于所述四極桿質(zhì)量器軸向的兩端；且所述離子偏轉(zhuǎn)裝置設(shè)于與所述四極桿質(zhì)量分析器的軸向相垂直的平面內(nèi)；

所述離子偏轉(zhuǎn)裝置的兩端設(shè)有離子源真空接口。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述離子偏轉(zhuǎn)裝置包括4根電極，4根所述電極呈矩形排列，且沿對角線設(shè)置的2個所述電極與同一直流電源相連接，從而可控制處于每條對角線上的每對電極的電壓電性相反。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述電極可與所述四極桿質(zhì)量分析器的軸向垂直設(shè)置。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述離子源真空接口為設(shè)于一錐形體上的通孔，以阻止大量沒有被電離的分子進(jìn)入質(zhì)量分析器中，減少了裝置內(nèi)部與外界的氣體交換，同時保證離子能夠進(jìn)入真空環(huán)境；所述離子源真空接口的材質(zhì)可以是不銹鋼等導(dǎo)電材料，也可以是表面鍍導(dǎo)電膜的絕緣體材料。在使用真空電離源的時候，接口無需改動也可以直接工作。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述離子源真空接口與所述離子偏轉(zhuǎn)裝置之間設(shè)有離子透鏡，以實(shí)現(xiàn)離子聚焦；

所述離子偏轉(zhuǎn)裝置與所述四級桿質(zhì)量器之間設(shè)有離子透鏡，以實(shí)現(xiàn)離子聚焦。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述四極桿質(zhì)量分析器的電極為雙曲面電極或圓柱型電極，為了分析不同離子質(zhì)荷比，對四極桿質(zhì)量分析器進(jìn)行的射頻頻率掃描，可以是正向的，也可以反向的，根據(jù)頻率掃描方向的不同，四極桿質(zhì)量分析器中的離子可以選擇性地從一端飛出。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述離子偏轉(zhuǎn)裝置的出口端連接有檢測器；

所述檢測器可為光電倍增管、微通道板或法拉第杯。

上述的四極桿質(zhì)量分析裝置中，所述離子偏轉(zhuǎn)裝置的出口端可以連接離子接收裝置；

所述離子接收裝置設(shè)于三維移動平臺上，通過移動所述三維移動平臺，可使篩選出的目標(biāo)離子落在不同的部位，得到所選離子的二維分布圖型。

本發(fā)明四極桿質(zhì)量分析裝置中，離子偏轉(zhuǎn)裝置在不偏轉(zhuǎn)時作為一個離子傳輸通道，可以不加電允許離子自由飛過，也可以在離子偏轉(zhuǎn)裝置的四根電極上施加與離子帶電性相同的低直流電壓，實(shí)現(xiàn)一定程度的離子聚焦。

本發(fā)明四極桿質(zhì)量分析裝置，可以在較低的真空環(huán)境（10-3torr～10-5torr）中進(jìn)行質(zhì)量篩選和離子偏轉(zhuǎn)，由機(jī)械泵和分子泵為其提供必要的真空度。