[實(shí)用新型]四極桿與離子阱雙重功能質(zhì)譜儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420106020.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203839342U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小華;張華;劉曉超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01J49/42
• 分類(lèi)號(hào): H01J49/42;H01J49/02
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種四極桿與離子阱雙重功能質(zhì)譜儀器，屬于質(zhì)譜儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

四極桿質(zhì)譜儀器與離子阱質(zhì)譜儀器是常用的兩種質(zhì)譜儀器。

一般的四極桿質(zhì)譜儀器包括離子源與質(zhì)量分析器兩個(gè)基本組成部分，在這種儀器中，質(zhì)量分析器是一根四極桿，在這四根電極上加上電壓，會(huì)在空間誘導(dǎo)出電場(chǎng)分布（見(jiàn)圖1）。

離子在這個(gè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就可以完成質(zhì)量掃描，不同荷質(zhì)比的離子會(huì)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中分開(kāi)，這就是四極桿質(zhì)譜儀器的工作原理。

最早與四極桿平行研發(fā)的另外一種質(zhì)量分析器就是由物理學(xué)家paul發(fā)明的三維離子阱質(zhì)量分析器。離子阱電極的空間幾何結(jié)構(gòu)是由一個(gè)環(huán)電極與一對(duì)端蓋電極所構(gòu)成。在柱坐標(biāo)系{r，z}中，電極的幾何結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程。.

其中環(huán)電極是一個(gè)繞z旋轉(zhuǎn)雙曲面，其母線(xiàn)滿(mǎn)足一個(gè)雙曲線(xiàn)方程：

r2r02-2z2r02=1]]>

其中r₀是環(huán)電極內(nèi)表面所在圓周的半徑。

前后端蓋電極也是旋轉(zhuǎn)雙曲面，其母線(xiàn)滿(mǎn)足另外一個(gè)雙曲線(xiàn)方程：

r22z02-z2z02=-1]]>

其中2z₀是2個(gè)端蓋電極之間的最短距離。

為了產(chǎn)生完美的四極電場(chǎng)，當(dāng)用環(huán)電極與一對(duì)端蓋電極組成一個(gè)四極質(zhì)量分析器時(shí)，它們之間的空間相對(duì)位置還需要滿(mǎn)足一定的幾何約束，即

r02=2z02]]>

一個(gè)三維離子阱在工作狀態(tài)下（見(jiàn)圖2），其工作電壓的施加方法為：在環(huán)電極上加載一個(gè)射頻電壓：

U(t)=U+V_RFcosΩt.

式中,U為直流電壓，V_RF為交流射頻電壓。

端蓋電極一般為接地，或偏置一定的直流電壓。這樣將在離子阱內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的四極電場(chǎng)。

根據(jù)庫(kù)侖定律，帶電粒子在四極電場(chǎng)中將受到電場(chǎng)力的作用。離子在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足牛頓第二定律。

根據(jù)F=ma，可得離子在z方向的運(yùn)動(dòng)方程為：