[發明專利]大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子富集引入裝置與方法

有效

• 申請號: 201410108444.7
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103903955B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 朱輝;莫婷;孫寧;黃正旭;高偉;周振
• 申請（專利權）人: 廣州禾信分析儀器有限公司;昆山禾信質譜技術有限公司
• 主分類號: H01J49/04
• 分類號: H01J49/04;H01J49/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及飛行時間質譜儀，特別是涉及一種大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子富集引入裝置與方法。

背景技術

大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子傳輸與引入系統通常使用四極桿和多組靜電透鏡，詳見圖1。離子首先會進入分子離子反應器1（MIR），經過初步聚焦后進入射頻四極桿2（RFQ），在與背景空氣分子碰撞冷卻后離子動能接近于熱能值，接著冷卻后的離子加速進入直流靜電四極桿3（DCQ）和一維單透鏡4。DCQ3和一維單透鏡4系統將離子束調制成扁平形狀，有效降低了離子能量分散，且可以控制離子束的入射方向，在一定程度上彌補離子調制傳輸區與分析器之間的裝配誤差。這種常規的離子傳輸與引入系統經過多年的發展，技術日漸成熟，應用也越來越廣泛。

常規的大氣壓離子源飛行時間質譜儀通常采用連續的進樣方式，即樣品連續不斷的輸入到儀器，而采用脈沖推斥方式的飛行時間質量分析器在工作時會損失部分離子，因為當推斥脈沖為高電平時離子被推入分析器，當推斥脈沖為低電平時離子會穿過推斥區，直至下一個推斥高電平來臨。又加上常規的離子傳輸與引入系統僅僅起傳輸離子的作用，并不能富集離子，這樣當樣品濃度過低時儀器就會顯得靈敏度不夠。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明的目的在于提供一種能夠富集目標離子、提高飛行時間質譜儀靈敏度和分辨率的大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子富集引入裝置與方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子富集引入裝置，包括離子依次通過的富集裝置和推斥裝置，所述富集裝置包括密閉空腔，所述密閉空腔內設有射頻四級桿，所述射頻四級桿的兩端為設有離子入口的第一電極和設有離子出口的第二電極，所述第一電極上接有直流電源，所述第二電極上接有高壓脈沖電源。

作為上述技術方案的進一步改進，所述射頻四級桿包括相互平行的四根圓桿，相鄰的圓桿之間設有方桿，所述方桿相對圓桿的軸向成一夾角，且所述各方桿接有直流電源。

作為上述技術方案的進一步改進，所述富集裝置和推斥裝置之間依次設有靜電四極桿和一維單透鏡。

一種大氣壓離子源飛行時間質譜儀的離子富集引入方法，在第一電極施加直流電源，在第二電極上施加高壓脈沖電源，使第一電極和第二電極之間形成方向變換且電場方向周期可調的電場，同時借助射頻四極桿的冷卻聚焦原理將離子囚禁富集在射頻四極桿中，通過調節第二電極的脈寬來調節離子的富集時間與引出時間。

作為上述技術方案的進一步改進，離子進入富集裝置后，在射頻電壓的作用下聚焦在射頻四級桿中軸線附近，當第二電極的電位為高電平時，離子在反向電場力的作用下被擋在富集裝置末端，離子在富集裝置末端富集的時間為第二電極高電平時間，當第二電極的電位為低電平時，富集的離子被釋放后進入推斥裝置。

作為上述技術方案的進一步改進，對推斥裝置的推斥板施加脈沖信號，通過調整該脈沖信號相對于第二電極高壓脈沖電源脈沖信號的延時時間，來選擇不同的目標離子進入飛行時間質量分析器。

本發明的有益效果是：本發明通過在第二電極引入高壓脈沖電源，通過高壓脈沖電源高、低電平的切換控制離子的釋放，從而實現離子的富集，通過脈寬的調整調節離子的富集時間與引出時間，提高了儀器的檢測質量范圍，而離子富集越多，儀器的靈敏度越高。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。

圖1是傳統技術中大氣壓離子源飛行時間質譜儀的示意圖；

圖2是本發明射頻四級桿示意圖；

圖3是本發明射頻四級桿加電方式示意圖；

圖4是本發明第一電極與第二電極加電方式示意圖；

圖5是本發明的時序示意圖。

具體實施方式

本實施例是基于傳統技術的改造，如圖1所示，包括離子依次經過的離子反應器1、射頻四極桿2、直流靜電四極桿3、一維單透鏡4和推斥區。直流靜電四極桿3和一維單透鏡4將離子束調制成扁平形狀，有效降低離子能量分散。