[發明專利]一種串聯離子阱

有效

• 申請號: 201510274945.7
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104900474B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 余泉;唐麗娟;倪凱;錢翔;王曉浩;唐飛
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/02;H01J49/10
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 楊洪龍

技術領域

本發明涉及離子阱質譜儀領域，特別是涉及一種串聯離子阱。

背景技術

質譜儀是按照質荷比大小對離子進行分離和測定，對待測樣品進行分析的儀器，具有高靈敏度、快速分析的特點，特別應用于危險物檢測(如化學生物制劑，炸藥等)、現場環境檢測、非法毒品檢測等領域。便攜式質譜儀由于其體積小、重量輕、功耗低、成本低等優點，廣泛應用于實時現場分析。

離子阱質量分析器是質譜核心部件之一，離子阱質量分析器具有體積小、結構簡單、工作氣壓高，以及單一阱中可實現串級質譜(MS/MS)等特點，是小型質譜儀分析器的最佳選擇。美國楊伯翰大學Daniel?E.Austin等申請的專利(US?8,642,955?B2)“TOROIDAL?ION?TRAP?MASS?ANALYZERWITH?CYLINDRICALELECTRODES”提出一種新型環形離子阱，結構含圓柱形電極和不對稱的圓柱平板組成的電極，這一方案能顯著提高小型離子阱的離子儲存效率。離子阱質量分析器的小型化有助于降低整機系統對真空泵和射頻電壓的要求，但也會造成離子存儲能力和檢測靈敏度的下降。和三重四極桿等空間串聯質譜不同，離子阱可以輕易實現時間上的串聯質譜功能，但在同一阱內進行離子的隔離和碎裂會增加分析時間。

發明內容

本發明目的在于提出一種串聯離子阱，以解決上述現有技術存在的串聯離子阱體積大、檢測效率低的技術問題。

為此，本發明提出一種串聯離子阱，包括第一圓柱電極、第二圓柱電極、第一圓環電極、第二圓環電極、第一圓形電極和第二圓形電極；其中，所述第一圓柱電極位于第一圓柱的側面，所述第二圓柱電極位于第二圓柱的側面，所述第一圓柱和第二圓柱同軸嵌套且第一圓柱半徑小于第二圓柱半徑，所述第一圓形電極和第二圓形電極分別位于所述第一圓柱的兩個底面，所述第一圓環電極位于所述第一圓柱電極和第二圓柱電極之間且位于所述第二圓柱的第一底面，所述第二圓環電極位于所述第一圓柱電極和第二圓柱電極之間且位于所述第二圓柱的第二底面，所述第一圓柱電極、第二圓柱電極、第一圓環電極和第二圓環電極構成環形離子阱，所述第一圓柱電極、第一圓形電極和第二圓形電極構成圓柱形離子阱；所述第一圓柱電極上設有供離子在所述環形離子阱與所述圓柱形離子阱之間進出的第一離子通道，所述第一圓環電極和第二圓環電極上分別設有供離子射出阱外的第一離子引出孔，所述第一圓形電極和第二圓形電極的圓心處分別設有離子射出阱外的第二離子引出孔。

優選地，所述第一離子通道為沿所述第一圓柱電極的橫截面圓周分布的若干個第一狹縫。

優選地，所述若干個第一狹縫相互連通構成第一環形狹縫。

優選地，所述第一圓環電極上的第一離子引出孔為沿與所述第一圓環電極同心的圓周分布的若干個第二狹縫，所述第二圓環電極上的第一離子引出孔為沿與所述第二圓環電極同心的圓周分布的若干個第二狹縫；所述第一圓形電極上的第二離子引出孔為與所述第一圓形電極同心的圓孔,所述第二圓形電極上的第二離子引出孔為與所述第二圓形電極同心的圓孔。

優選地，所述第一圓環電極上的若干個第二狹縫相互連通構成第一圓環電極上的第二環形狹縫，所述第二圓環電極上的若干個第二狹縫相互連通構成第二圓環電極上的第二環形狹縫。

優選地，所述第二圓柱電極上開設有沿所述第二圓柱電極的橫截面圓周分布的第三環形狹縫；所述第一環形狹縫沿第一圓柱電極軸向將其軸向長度平分，所述第三環形狹縫沿第二圓柱電極軸向將其軸向長度平分，所述第一圓環電極上的第二環形狹縫沿第一圓環電極徑向將其徑向寬度平分，所述第二圓環電極上的第二環形狹縫沿第二圓環電極徑向將其徑向寬度平分。

優選地，所述第一圓柱電極的軸向長度、第二圓柱電極的軸向長度、第一圓環電極的徑向寬度和第二圓環電極的徑向寬度相同。

優選地，通過在所述第一圓柱電極、第二圓柱電極、第一圓環電極、第二圓環電極、第一圓形電極和第二圓形電極上施加可掃描頻率和幅值的高頻電壓和/或共振激發電壓，所述串聯離子阱的工作模式包括全掃描檢測模式和串聯質譜檢測模式。

優選地，所述全掃描檢測模式包括第一全掃描檢測模式與第二全掃描檢測模式；其中，

所述第一全掃描檢測模式下，所述第一圓形電極和第二圓形電極接地，第一圓柱電極和第二圓柱電極上施加高頻電壓幅值掃描電壓，第一圓環電極和第二圓環電極上施加共振激發電壓幅值掃描電壓，所述環形離子阱中的離子按質荷比從小到大的順序從所述第一離子引出孔射出；