[發明專利]一種復合電極型離子阱質量分析器

有效

• 申請號: 201410026725.8
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103779171A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 李曉旭;朱勇勇;李藝;姚如嬌;何洋
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42;H01J49/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種離子阱質量分析器，具體涉及一種能夠實時調整離子阱內部電場的復合電極型離子阱質量分析器。

背景技術

現有技術中，質譜儀是現代分析儀器的代表，由于具有很強的物質定性分析能力和物質定量分析能力，且具有很高檢測靈敏度和低檢測限，質譜儀已成為眾多領域不可或缺的分析工具。目前，質譜儀已被廣泛地應用于環境監測、食品安全、醫學檢測、國土安全、航空航天和科研領域等。

按照質譜儀中所使用的質量分析器不同，質譜儀可分為磁質譜儀、傅里葉變換-離子回旋共振質譜儀、離子阱質譜儀、四極桿質譜儀、飛行時間質譜儀等。在眾多種類的質譜儀中，離子阱質譜儀具備特有的多級質譜分析能力，從而具有更強的物質結構分析能力和定性能力，因此，離子阱質譜儀越來越廣泛地被應用于蛋白組學、基因組學等對物質結構定性要求較高的領域。作為離子阱質譜儀的核心分析部件，離子阱質量分析器（以下簡稱為離子阱）具有體積小、結構簡單和可工作在較高氣壓條件下等優點，因此，離子阱是制作小型質譜儀的首選。

目前，常用的離子阱為三維離子阱，它由兩個雙曲面端蓋電極和一個旋轉雙曲面環電極構成，在質量分析過程中，離子被存儲在三維離子阱中央的球形區域內。美國專利US6797950提出一種線性離子阱質量分析器，由對稱放置的兩對雙曲柱面電極和兩個端蓋電極構成，在質量分析過程中，離子被存儲在線性離子阱中央的圓柱形區域中。與三維離子阱相比，線性離子阱具有更大的離子存儲空間，因此可存儲更多的離子，在提高分析靈敏度的同時避免“空間電荷效應”的發生，保證質量分辨率達到分析需求。

但是，線性離子阱和三維離子阱都采用雙曲面結構，因此機械加工難度大，造價昂貴，增加了離子阱質譜儀的制造成本，不利于離子阱質譜儀的進一步推廣。近年來，簡化結構的離子阱質量分析器成為質譜領域的熱門研究方向。美國專利US?6838666中提出了使用平板電極構成的矩形離子阱，大大簡化了雙曲線性離子阱的結構降低了離子阱質量分析器的制造成本。但是，矩形離子阱由于電極形狀的改變，內部的電場畸變較嚴重，因此降低了矩形離子阱的分析性能，如質量分辨率和靈敏度等。

三維離子阱質量、線性離子阱和矩形離子阱的內部電場均為固定電場，不能根據不同分析需求進行調整。為解決上述問題，中國發明專利CN?1585081A中提出了一種新型的由平板離散電極構成的離子阱質量分析器。與由四個平板電極構成的矩形離子阱不同，該離散電極離子阱質量分析器由四組電極構成，每組電極包括多個離散的平板電極在這些離散的平板電極上施加不同的電壓，可以在離子阱的內部得到近似于雙曲線性離子阱的四極場。該離散電極離子阱質量分析器的另一個特點是，通過改變施加在各個離散電極上的電壓，可以改變離子阱內部的電場分布，優化離子阱的分析性能，進一步，這種優化可以在離子阱質譜儀的工作過程中實時進行，以滿足不同的分析需求。

由于離散電極型離子阱由四組離散平板電極構成，每組離散平板電極都需要較多的電氣連接，對離子阱的安裝增加了難度。離散電極型離子阱在工作時，至少需要三路以上射頻分壓電路對其進行驅動，只有三路以上分壓電路的精確度達到要求，同時三路以上分壓電路的分壓比必須滿足既定關系，這在實際操作和儀器調試中難度很大，且批量生產儀器時其重復性很難滿足要求。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種復合電極型離子阱質量分析器，能夠實現離子阱內部電場實時調整，同時減小電場的不確定性，降低射頻分壓電路的復雜程度。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種復合電極型離子阱質量分析器，包括一對相互平行的X電極、一對相互平行的Y電極和一對端蓋電極，所述X電極和Y電極垂直放置，所述端蓋電極與X電極和Y電極的放置方向垂直，且分列與X電極和Y電極軸向的兩側，所述X電極和Y電極中至少有一對電極中央設有離子引出槽，所述一對X電極中至少有一個電極為平板離散電極，所述X電極和Y電極中的其它電極為多邊形柱面電極，且所述一對Y電極為兩個相同電極，所述端蓋電極中央設有離子引入孔。

上述技術方案中，所述多邊形柱面電極可以為雙曲柱面電極、圓柱面電極、三角柱面電極或梯形柱面電極。

上述技術方案中，所述平板離散電極由至少3個相互絕緣的子電極構成，且子電極為奇數個。

上述技術方案中，所述三角柱面電極的橫截面為等腰三角形，所述三角形的頂角大于等于90°小于180°。

上述技術方案中，所述離子引出槽的寬度為0.3～2mm。