[發(fā)明專利]可變極數(shù)的多極離子導(dǎo)引裝置及射頻信號(hào)施加方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910340894.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN110176384B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐駿德;朱勇勇;姜健;景加榮;郭錫巖;丁正知;肖育
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海裕達(dá)實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): H01J49/06
• 分類號(hào): H01J49/06;H01J49/02;H01J49/04
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供一種可變極數(shù)的多極離子導(dǎo)引裝置及射頻信號(hào)施加方法，由4n根導(dǎo)引桿四面圍成，當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，每側(cè)中間的1根或者m根(m≤n?2)導(dǎo)引桿為主桿，其余為副桿；當(dāng)n為偶數(shù)且n＞2時(shí)，每側(cè)中間的2根或者m根(m≤n?2)導(dǎo)引桿為主桿，其余為副桿；當(dāng)n＝2時(shí)，每側(cè)2根導(dǎo)引桿中1根為主桿，另一根為副桿。通過改變技術(shù)施加的射頻信號(hào)改變導(dǎo)引的極數(shù)和優(yōu)化內(nèi)部電場(chǎng)分布，適用于多種分析系統(tǒng)的離子傳輸。本發(fā)明技術(shù)靈活可變，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，不同極數(shù)之間的切換簡(jiǎn)單易行，可通用于對(duì)離子導(dǎo)引具有不同需求的場(chǎng)合。導(dǎo)引桿上電壓獨(dú)立設(shè)置，幅值靈活可調(diào)，有效地提升離子傳輸效率，降低離子導(dǎo)引的加工和組裝精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于質(zhì)譜導(dǎo)引技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種可變極數(shù)的多極離子導(dǎo)引裝置及射頻信號(hào)施加方法。

背景技術(shù)

離子導(dǎo)引裝置是質(zhì)譜儀的核心部件之一，對(duì)整個(gè)質(zhì)譜系統(tǒng)的性能具有關(guān)鍵影響，會(huì)極大地制約整臺(tái)質(zhì)譜儀在靈敏度、質(zhì)量范圍、掃描速度等諸多方面的性能。

目前，四極桿電極系統(tǒng)作為離子導(dǎo)引裝置被廣泛地應(yīng)用于各種質(zhì)譜儀器中，它的作用是將離子聚焦成離子束，使之朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，減小離子在傳輸過程中的損失，實(shí)現(xiàn)樣品的高靈敏度分析。四極桿利用四極場(chǎng)來聚焦和束縛離子，高效地傳輸幾乎所有的樣品離子，盡可能使所有的離子運(yùn)動(dòng)都是穩(wěn)定的，都能夠穿過四極桿電極系統(tǒng)而達(dá)到下一個(gè)部分。由于四極桿離子導(dǎo)引的作用是傳輸離子，不需要考慮質(zhì)量分辨的問題，因此不需要考慮高極場(chǎng)效應(yīng)。實(shí)際上，高極場(chǎng)成分對(duì)離子有著更強(qiáng)的束縛能力，對(duì)提高離子導(dǎo)引能力是有益的。因此，以產(chǎn)生高階場(chǎng)為主的多極桿系統(tǒng)，如六極桿電極系統(tǒng)，八極桿電極系統(tǒng)可以更好地傳輸離子。

四極桿作為離子導(dǎo)引裝置，實(shí)現(xiàn)在不同氣壓區(qū)間的高效離子傳輸以及良好的離子束壓縮效果，便于將離子高效地導(dǎo)入下一級(jí)離子光學(xué)器件。四極桿的質(zhì)量區(qū)分效果最好，具有離子篩選功能，但是傳輸效率略遜于多極桿；而多極桿，如六極桿和八極桿等，雖然在離子傳輸方面的效率很高，但是其穩(wěn)定區(qū)域很窄，不適合離子的篩選。

除了作為離子導(dǎo)引裝置，四極桿和多極桿也經(jīng)常被用作離子碰撞/反應(yīng)池。離子碰撞/反應(yīng)池主要是離子與分子進(jìn)行碰撞解離或者其他離子反應(yīng)的裝置，并通過分析其產(chǎn)物離子，獲得前提離子的機(jī)構(gòu)信息或者是提高檢測(cè)的選擇性和靈敏度。一般來說在四極桿和多極桿的內(nèi)部通入He和Xe時(shí)是碰撞池，通入H2、O2、NH3和CH4是反應(yīng)池。四極桿作為碰撞反應(yīng)池時(shí)，具有帶寬設(shè)置，可進(jìn)行粗的質(zhì)量切割，離子聚焦效率高但通過效率相對(duì)高極桿低下，主要以反應(yīng)為主，碰撞的效果差于多極桿。多極桿作為反應(yīng)池時(shí)，通過效率相對(duì)要高，一般以碰撞為主，但質(zhì)量穩(wěn)定區(qū)域窄于四極桿，不具備“質(zhì)量切割”功能。

因此，四極桿和多極桿不管是作為離子導(dǎo)引還是離子碰撞/反應(yīng)池，都各有優(yōu)點(diǎn)和局限性。采用單個(gè)四極桿或者多極桿作為導(dǎo)引或碰撞反應(yīng)池用于不同的質(zhì)量分析系統(tǒng)時(shí)難免會(huì)有局限性，需要根據(jù)實(shí)際需求，通過拆卸更換不同極數(shù)的導(dǎo)引裝置來實(shí)現(xiàn)不同的分析目的。為了兼顧兩者性能，通常采用多極導(dǎo)引系統(tǒng)，在四極桿后端串聯(lián)多極桿，但這會(huì)不可避免地增大導(dǎo)引裝置的體積，從而增加了儀器的復(fù)雜性和成本。

與本申請(qǐng)相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)是專利文獻(xiàn)CN104347342A提供的一種用于質(zhì)譜儀的離子導(dǎo)引裝置及碰撞反應(yīng)池，離子導(dǎo)引裝置包括具有中央通孔的第一絕緣座、具有中央通孔的第二絕緣座以及連接于第一絕緣座和第二絕緣座之間的四根電極桿。四根電極桿圍成的空間為離子通道，電極桿形狀是彎曲的，以消除離子、中性分子和光子產(chǎn)生的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可變極數(shù)的多極離子導(dǎo)引裝置及射頻信號(hào)施加方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種可變極數(shù)的多極離子導(dǎo)引裝置，由4n根導(dǎo)引桿圍成中心區(qū)域，中心區(qū)域的每側(cè)分布n根導(dǎo)引桿，其中n大于或者等于2；

當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，每側(cè)中間的1根或者m根(m≤n-2)導(dǎo)引桿為主桿，其余為副桿；

當(dāng)n為偶數(shù)且n＞2時(shí)，每側(cè)中間的2根或者m根(m≤n-2)導(dǎo)引桿為主桿，其余為副桿；