[發明專利]正負離子檢測模式快速切換的離子阱質譜儀及其檢測方法

有效

• 申請號: 201811411779.0
• 申請日: 2018-11-25
• 公開（公告）號: CN111220696B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李海洋;王爽;侯可勇;李虹;刑豫明;趙琨;王禎鑫;渠團帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N27/66
• 分類號: G01N27/66;H01J49/02;H01J49/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.正負離子檢測模式快速切換的離子阱質譜儀，其特征在于：該質譜儀包括一個直流高壓電源模塊（3）、一個矩形離子阱質量分析器（7）和一個MCP離子檢測器（8）；

所述直流高壓電源模塊(3)包括二個直流高壓電源組D1和D2；

所述直流高壓電源組D1包括四個高壓電源D1-1、D1-2、D1-3、D1-4和四個高壓繼電器R1、R2、R3、R4，所述高壓電源D1-1、D1-2、D1-3、D1-4分別通過導線電連接于所述高壓繼電器R1、R2、R3、R4的高壓輸入端；

所述直流高壓電源組D2包括四個高壓電源D2-1、D2-2、D2-3、D2-4和四個高壓繼電器R5、R6、R7、R8，所述高壓電源D2-1、D2-2、D2-3、D2-4分別通過導線電連接于所述高壓繼電器R5、R6、R7、R8的高壓輸入端；

所述矩形離子阱質量分析器（7）包括處于矩形六個面上的板狀電極，其中第一對處于二個相對平面上的電極為前端蓋E1、后端蓋E2；第二對處于二個相對平面上的電極為二個平面電極P1、P3，第三對處于二個相對平面上的電極為二個平面電極P2、P4；

所述高壓繼電器R1、R2、R3、R4的高壓輸出端分別通過導線電連接于矩形離子阱的前端蓋E1、后端蓋E2、四個平面電極和MCP離子檢測器（8）；

所述高壓繼電器R5、R6、R7、R8的高壓輸出端也分別通過導線電連接于矩形離子阱的前端蓋E1、后端蓋E2、四個平面電極和MCP離子檢測器（8）；

所述四個繼電器R1、R2、R3、R4共用同一條供電線路，并且同時受控于光耦開關S1，四個繼電器R1、R2、R3、R4同開同閉；

所述四個繼電器R5、R6、R7、R8共用同一條供電線路，并且同時受控于光耦開關S2，四個繼電器R5、R6、R7、R8同開同閉；

該質譜儀還包括一個產生正離子和負離子的試劑輔助光電離離子源（1）、一個包含二端金屬毛細管C1和C2及中部的連接軟管的不連續大氣壓力接口（2）、一個真空腔體（4）、一個射頻高壓電源（5）和一個連接MCP離子檢測器和計算機的模數轉換模塊（6），于真空腔體（4）內設有矩形離子阱質量分析器（7）和MCP離子檢測器（8）；

所述四個高壓電源D1-1、D1-2、D1-3和D1-4的輸出電壓范圍分別為：0~200 V，0~200 V，0~ -200 V, 0~ -2000 V；

所述四個高壓電源D2-1、D2-2、D2-3和D2-4的輸出電壓范圍分別為：0~ -200 V，0~ -200 V，0~200 V, 0~2000 V。

2.根據權利要求1所述的離子阱質譜儀，其特征在于：

所述矩形離子阱質量分析器（7）前后端蓋電極E1和E2上分別開有一個大小相同且同軸的小孔，所述金屬毛細管C2通過前端蓋E1的小孔伸入矩形離子阱的內部，小孔的直徑大于金屬毛細管C2的外徑，兩者同軸不接觸。

3.根據權利要求1所述的離子阱質譜儀，其特征在于：

不連續大氣壓力接口（2），通過金屬毛細管C1和C2分別與試劑輔助光電離離子源和真空腔體相連；

所述的金屬毛細管C1和C2的外徑均為1/16英寸，內徑在0.01~0.04英寸范圍內，與電離源相連的金屬毛細管C1的內徑應大于與真空腔體相連的金屬毛細管C2的內徑。

4.根據權利要求1所述的離子阱質譜儀，其特征在于：

所述的MCP離子檢測器既能檢測正離子也能檢測負離子，檢測正離子時MCP上需要加載負直流高壓，檢測負離子時MCP上需要加載正直流高壓。

5.一種采用權利要求1-4任一所述的正負離子檢測模式快速切換的離子阱質譜儀的檢測方法，其特征在于：

該檢測方法包括三種檢測模式，分別是正離子檢測模式、負離子檢測模式和正負離子同時檢測模式，其具體步驟如下：

1)離子產生及注入，試劑輔助光電離離子源產生離子，對不連續大氣壓力接口施加脈沖電壓，接口打開，離子通過金屬毛細管C1和C2進入真空腔體內矩形離子阱的內部，接口打開的時間為10~30 ms；

2)離子捕獲，不連續大氣壓力接口關閉，同時射頻高壓電源（5）為矩形離子阱質量分析器（7）的平面電極P2和P4提供恒定頻率和恒定幅值的射頻電壓，直流高壓電源組給矩形離子阱提供直流電壓，離子被囚禁于矩形離子阱內并完成動能冷卻；

3)質量掃描，直流高壓電源組D1和D2給MCP離子檢測器提供電壓，10 ms后掃描射頻電壓的幅值，完成離子的質量分析，射頻電壓歸零，完成一個檢測周期；

4)不連續大氣壓力接口打開，進行下一個檢測周期；

5)三種檢測模式的不同點在于，在正離子模式下，離子注入1次為一個檢測周期，光耦開關S1閉合，高壓電源組D1工作，在負離子模式下，離子注入1次為一個檢測周期，光耦開關S2閉合，高壓電源組D2工作，在正負離子同時檢測模式下，離子連續注入2次，第1次離子注入，光耦開關S1閉合，高壓電源組D1工作，進行正離子分析，第2次離子注入，光耦開關S2閉合，高壓電源組D2工作，進行負離子分析。