[發明專利]適于飛行時間質譜儀的離子延時引出模塊

有效

• 申請號: 201610339197.0
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105789019B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 郭光輝;蔡克亞;王曉錦;王家杰;李康康;肖永東;易玲;張瑞峰;劉偉偉;劉曉莉;王超;劉聰;吳學煒
• 申請（專利權）人: 安圖實驗儀器（鄭州）有限公司
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;H01J49/40
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙)41114
• 代理人: 韓華

技術領域

本發明涉及飛行時間質譜儀，尤其是涉及適于飛行時間質譜儀的離子延時引出模塊。

背景技術

MALDI-TOFMS（基質輔助激光解析電離飛行時間質譜儀）質譜系統是一種新型的軟電離生物質譜，儀器主要由兩部分組成：基質輔助激光解析電離離子源（MALDI）和飛行時間質量分析器（TOF）。MALDI的原理是用激光照射樣品與基質形成的共結晶薄膜，基質從激光中吸收能量傳遞給生物分子；生物分子得到能量后形成碎片飛出，它是一種軟電離技術，適用于混合物及生物大分子的測定。TOF的原理是離子在電場作用下加速飛過飛行管，根據到達檢測器的飛行時間不同而被檢測，即測定離子的質荷比（M/Z）與離子的飛行時間成正比。

激光解析電離飛行時間質譜儀是讓激光解析電離的離子飛出，激光離子源雖然是一類表面電離源，但實際上解析電離有些是在激光短脈沖過程中產生，有些則是在解析后飛行過程中通過碰撞產生，這也造成了離子的空間和能量的進一步分散。此外，激光解析電離的中性粒子或離子在真空中是角分散的，這也是空間分散的一個來源。如果不加入離子延遲引出技術，不同時間形成、不同初速度的離子，距引出電極的距離不同，所受的場強也不同，所以離子沒能實現同一起跑時間、同一起跑能量，從而導致質荷比相同的離子以不同時間飛抵檢測器而影響分辨率。在質譜儀中引入離子延遲引出技術，讓激光解析電離的離子產生于兩個加有相同高壓的極板之間，經過一段時間延時，再迅速施加電場將離子引出。不同時間形成的離子將被置于同一起跑時間上，將會使距離遠的離子以更快的速度飛向引出極，從而達到不同初速度離子同時引出的效果，提高質譜儀分辨率。

現有的設計延時方案，是通過微處理器進行激光器同步信號的捕捉，微處理器計數延時后輸出給高壓脈沖模塊和采集卡。由于微處理器是基于晶振頻率工作的，而激光器脈沖到來的時間是隨機的，所以抓取脈沖的時間誤差為一個晶振周期。故若要達到穩定度±200ps以內的誤差，理論上晶振頻率要達到2.5GHz以上，考慮到晶振自身的誤差，晶振頻率要求更高，一般處理器難以達到這個頻率。不能滿足穩定度±200ps的實際需求，嚴重影響了離子傳輸和質譜儀靈敏度。

發明內容

本發明目的在于提供一種適于飛行時間質譜儀的離子延時引出模塊。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：

本發明所述適于飛行時間質譜儀的離子延時引出模塊，包括用于接收激光器同步信號的信號捕捉電路，所述信號捕捉電路的輸出端與信號展寬電路的信號輸入端連接，所述信號展寬電路的輸出端與信號延時電路的信號輸入端連接，所述信號延時電路的輸出端由第一觸發信號輸出端和第二觸發信號輸出端組成；

所述信號捕捉電路由三極管Q1和施密特反相器U1組成；所述三極管Q1基極經電阻R1與激光器同步信號輸出端連接，三極管Q1發射極接地，三極管Q1集電極一路經電阻R2接電源正極，另一路與所述施密特反相器U1的信號輸入端連接；

所述信號展寬電路由兩個單穩態觸發器U2A、U2B和D觸發器U3組成；所述D觸發器U3的時鐘輸入端CLK與所述施密特反相器U1的信號輸出端連接；D觸發器U3的反向輸出端、數據輸入端D相互連接；D觸發器U3正向輸出端Q與所述單穩態觸發器U2A的正觸發輸入端B連接；兩個單穩態觸發器U2A、U2B構成雙單穩態觸發器；兩個單穩態觸發器U2A、U2B為同一片雙單穩態觸發器DM74HC221N內部的兩個單穩態觸發器；

單穩態觸發器U2A的清除端接高電平VCC，負觸發輸入端A接低電平GND，外接電容端Cext通過電容C1、電阻R3 接高電平VCC，外接電阻/電容端Rext/Cext與所述電阻R3的低電位端連接，正脈沖輸出端Q與單穩態觸發器U2B的負觸發輸入端A連接；

單穩態觸發器U2B的正觸發輸入端B和清除端均接高電平VCC，負脈沖輸出端與D觸發器U3的復位端CLR相連；單穩態觸發器U2B的外接電容端Cext通過電容C2、電阻R4 接高電平VCC，外接電阻/電容端Rext/Cext與所述電阻R4的低電位端連接；

所述信號延時電路由可編程時間芯片和兩個與門U5A、U5B組成；所述可編程時間芯片的串行編程選擇端接高電平，選擇串行模式，輸出模式選擇端MS接低電平，即：輸出信號與輸入信號極性相同；可編程時間芯片的信號輸入端IN與所述信號展寬電路中單穩態觸發器U2A的正觸發輸入端B連接；可編程時間芯片的信號輸出端OUT分別與兩個所述與門U5A、U5B的第一輸入端連接，兩個與門U5A、U5B的第二輸入端均接高電平VCC。