[發(fā)明專利]一種離子出射方向可控的離子阱以及質(zhì)譜儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810022953.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108565201A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉浩;余泉;李曼;倪凱;錢翔
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/26
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 徐羅艷

本發(fā)明公開離子出射方向可控的離子阱以及質(zhì)譜儀，離子阱包括共同圍成離子捕獲區(qū)域的四個電極，所述四個電極為第一至第四電極，其中：第一和第三電極處于相對位置，構(gòu)成第一電極對；第二和第四電極處于相對位置，構(gòu)成第二電極對；至少其中一個電極對的兩個電極不對稱，使得離子捕獲區(qū)域內(nèi)可形成非對稱電場，所述非對稱電場限定出一主出射狹縫：所述主出射狹縫為施加共振激發(fā)電壓的電極對中位于非對稱電場等勢線較稀疏一側(cè)的電極上的狹縫；并且，所述非對稱電場可誘導(dǎo)阱內(nèi)離子在共振激發(fā)電壓的作用下從所述主出射狹縫出射。從而達(dá)到控制離子出射方向的目的。小型的質(zhì)譜儀可配置所述離子阱，并將僅有的一個離子檢測器放置在所述主出射狹縫外側(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子阱質(zhì)譜儀領(lǐng)域，具體涉及一種能夠控制離子出射方向的離子阱，以及使用該種離子阱的質(zhì)譜儀。

背景技術(shù)

離子阱是離子阱質(zhì)譜儀的核心部件之一。傳統(tǒng)的離子阱結(jié)構(gòu)如線性離子阱或者矩形離子阱，其橫截面都是由四個電極組成的對稱圖形。上、下兩個電極對稱，左、右兩個電極對稱。對稱的極板在離子阱中心小的區(qū)域內(nèi)形成一個接近完美的線性四級場，該線性四級場內(nèi)穩(wěn)定的離子團(tuán)在阱內(nèi)受到激發(fā)后，沿著離子出射狹縫向兩端出射的概率是相同的，即，離子激發(fā)時，離子從相對兩端的狹縫出射效率相同。大型的質(zhì)譜儀中會在離子出射的兩端分別設(shè)有離子檢測器，而小型化、集成化的離子阱為了滿足其體積或者質(zhì)量的要求，一般只在一端設(shè)置檢測器，從而降低了質(zhì)譜儀的檢測靈敏度。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日前已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種非對稱結(jié)構(gòu)的離子阱，通過修改電極的形狀或者位置，來構(gòu)造阱內(nèi)區(qū)域的非對稱電場，使得離子從不同方向出射的概率不同，從而控制離子的出射方向，最高可以將質(zhì)譜儀的靈敏度提高一倍，以解決現(xiàn)有的小型對稱離子阱的離子向不同方向均勻出射但只在某一側(cè)設(shè)置檢測器而導(dǎo)致的離子檢測靈敏度低的問題。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題提出了以下技術(shù)方案：

一種離子出射方向可控的離子阱，包括共同圍成離子捕獲區(qū)域的四個電極，所述四個電極為第一至第四電極，其中：第一和第三電極處于相對位置，構(gòu)成第一電極對；第二和第四電極處于相對位置，構(gòu)成第二電極對；至少其中一個電極對的兩個電極形狀或者位置不對稱，使得所述離子捕獲區(qū)域內(nèi)可形成非對稱電場，所述非對稱電場限定出一主出射狹縫：所述主出射狹縫為施加共振激發(fā)電壓的電極對中位于非對稱電場的等勢線較稀疏一側(cè)的電極上的狹縫；并且，所述非對稱電場可誘導(dǎo)阱內(nèi)離子在共振激發(fā)電壓的作用下從所述主出射狹縫出射。

傳統(tǒng)的對稱型離子阱，從橫截面來看，阱內(nèi)的離子穩(wěn)定區(qū)域(電場為0的區(qū)域，也可以稱電場中心)處于離子捕獲區(qū)域的幾何中心，當(dāng)向位置相對的兩個電極施加大小相同、方向相反的共振激發(fā)電壓時，位于離子穩(wěn)定區(qū)域的離子向兩個施加共振激發(fā)電壓的電極的狹縫出射的概率是相同的，而小型的離子阱質(zhì)譜儀通常只在某一側(cè)設(shè)置一個離子檢測器，這使得另一側(cè)狹縫出射的離子無法被檢測到，降低了質(zhì)譜儀離子檢測的靈敏度。而本發(fā)明提供的非對稱結(jié)構(gòu)的離子阱，其離子捕獲區(qū)域是不對稱的，這樣一來，阱內(nèi)可形成非對稱電場，具體是指，阱內(nèi)的電場區(qū)域中，等勢線分布的疏密程度不均勻，在結(jié)構(gòu)或者位置不對稱的電極對的方向上，一側(cè)較為稀疏，另一側(cè)較為緊密。從而在此方向上，阱內(nèi)的離子在共振激發(fā)電壓的作用下，更容易被激發(fā)從等勢線較為稀疏的一側(cè)電極狹縫出射，這樣就達(dá)到了通過結(jié)構(gòu)的非對稱性修改來控制離子出射方向的目的?；谶@樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于只有一個離子檢測器的小型質(zhì)譜儀，只需要保證檢測器位于設(shè)定的離子出射方向上，就能保證離子阱射出的離子盡量多的打在檢測器上，通過修改離子阱的結(jié)構(gòu)，最高可以將單側(cè)出射效率增加一倍，改善小型質(zhì)譜儀的檢測效率和檢測靈敏度。