[發(fā)明專利]一種用于質(zhì)譜中的光學(xué)成像質(zhì)量分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810656052.2
• 申請日: 2018-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN108922845B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裘一;杜樹新;許藝青;樓洪海
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州海知慧環(huán)境科技有限公司
• 主分類號(hào): H01J49/40
• 分類號(hào): H01J49/40
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種用于質(zhì)譜中的光學(xué)成像質(zhì)量分析方法，所述方法采用飛行時(shí)間空間分類的手段，結(jié)合二次電子和光子的轉(zhuǎn)化，并對光子進(jìn)行光學(xué)成像分析處理，實(shí)現(xiàn)簡單可靠的質(zhì)量分析方法；對于一個(gè)已知離子質(zhì)譜譜圖N＝S(m，e)，縱軸為不同質(zhì)荷比離子對應(yīng)的離子量，橫軸為離子的質(zhì)荷比，所述質(zhì)量分析方法通過四個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)光學(xué)對質(zhì)荷比的分析。本發(fā)明相比傳統(tǒng)的飛行時(shí)間，本發(fā)明的離子的初始飛行距離(100mm)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)飛行時(shí)間(1000mm)所需的空間。其對離子的空間解析是通過光學(xué)成像實(shí)現(xiàn)。在1mm級別內(nèi)，光學(xué)的空間分辨率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各種電子信號(hào)探測器的時(shí)域分辨率(皮秒級別)；通過改變光路的設(shè)計(jì)，直接調(diào)整透鏡焦距的比例，實(shí)現(xiàn)調(diào)整光子空間位置的的分辨率和視野寬度，從而簡單有效提高質(zhì)荷比的分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于質(zhì)譜中的光學(xué)成像質(zhì)量分析方法。

背景技術(shù)

質(zhì)譜作為最為廣泛應(yīng)用、最具特異性的化學(xué)檢測的手段，是通過對各種電離化學(xué)物質(zhì)并根據(jù)其質(zhì)量電荷比(質(zhì)荷比)對其進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)對化學(xué)樣品分子定性。質(zhì)譜被用于許多不同領(lǐng)域，并被用于純樣品和復(fù)雜混合物。通過對質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比的函數(shù)的曲線圖解讀，以確定樣品的元素或同位素簽名，顆粒和分子的質(zhì)量，并闡明分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，如高聚物和其他化合物。在典型的質(zhì)譜中，分為樣品電離、質(zhì)量分析和離子探測三個(gè)步驟。樣品電離階段，固體，液體或氣體的樣品經(jīng)過離子源被電離，例如用電子轟擊、光電離、電噴霧等手段，將樣品的分子破碎成帶電荷的離子或離子團(tuán)。質(zhì)量分析階段，離子和離子團(tuán)根據(jù)其質(zhì)荷比，通常電場或磁場進(jìn)行加速或偏轉(zhuǎn)，在時(shí)空上產(chǎn)生分離。探測階段，在不同的時(shí)空上分離開來的離子和離子團(tuán)，通過電荷粒子探測器(例如法拉第盤，電子倍增管，陣列感應(yīng)器，前兩者為單點(diǎn)時(shí)序探測，后者為空間探測)探測離子和離子團(tuán)的總電荷并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)強(qiáng)度，不同時(shí)間或空間上電信號(hào)強(qiáng)度直接對應(yīng)不同質(zhì)荷比離子的數(shù)目。質(zhì)譜的本質(zhì)為離子質(zhì)荷比到時(shí)空的映射，最終探測到的電子信號(hào)為質(zhì)荷比的函數(shù)。樣品中的原子或分子可以通過將已知質(zhì)量與鑒定的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)或通過特征分解模式來鑒定。

現(xiàn)階段質(zhì)譜中較為普遍的質(zhì)量分析方法有扇形磁場、飛行時(shí)間、四極桿、離子阱、離子回旋共振。扇形磁場、飛行時(shí)間中驅(qū)動(dòng)離子的磁場和電場為靜磁場和靜電場，其對電磁場設(shè)計(jì)要求較低。然而為到達(dá)足夠的分辨率(不同質(zhì)荷比離子的空間離散)，這兩種質(zhì)量分析所需的空間過大，在目前流行微型化質(zhì)譜的年代，市場逐漸流失。四極桿、離子阱、離子回旋共振為微型化質(zhì)譜儀廣泛使用，其主要通過高頻的射頻電場，對不同質(zhì)荷比離子場驅(qū)動(dòng)和共振，并在時(shí)域下串行篩選，以實(shí)現(xiàn)對離子的區(qū)分。因而這些類型的質(zhì)譜儀容易被微型化，目前也有較大的市場占有率。盡管這里質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨率也相對較高，但同時(shí)其主要的驅(qū)動(dòng)電場的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜和成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種用于質(zhì)譜中的光學(xué)成像質(zhì)量分析方法，所述方法針對如何壓縮質(zhì)量分析器的空間體積(優(yōu)于扇形磁場、飛行時(shí)間)和簡化電路設(shè)計(jì)(優(yōu)于四極桿、離子阱、離子回旋共振)，以降低其生產(chǎn)和維護(hù)成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：用于質(zhì)譜中的光學(xué)成像質(zhì)量分析方法，采用飛行時(shí)間空間分類的手段，結(jié)合二次電子和光子的轉(zhuǎn)化，并對光子進(jìn)行光學(xué)成像分析處理，實(shí)現(xiàn)簡單可靠的質(zhì)量分析方法；對于一個(gè)已知離子質(zhì)譜譜圖N＝S(m，e)，縱軸為不同質(zhì)荷比離子對應(yīng)的離子量，橫軸為離子的質(zhì)荷比，所述質(zhì)量分析方法通過以下的步驟，實(shí)現(xiàn)光學(xué)對質(zhì)荷比的分析：

第一步，等勢離子加速

電離后的離子和離子團(tuán)經(jīng)等勢電極加速后，帶相同動(dòng)能，離子和離子團(tuán)帶正電荷，由于質(zhì)荷比的不同，離子的初速度不同，初速度方向相同，離子初速度的電勢與質(zhì)荷比函數(shù)為

其中，U為電極電勢差，e為離子電荷，m為離子質(zhì)量數(shù)，v為離子速度；

第二步，短距離飛行分類