[發明專利]一種離子漏斗裝置和質譜檢測系統

在審

• 申請號: 201910432451.5
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN111986977A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 翟雁冰;徐偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/26
• 代理公司: 北京欣永瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 11450
• 代理人: 常旭

本發明提供一種離子漏斗裝置和質譜檢測系統，該離子漏斗裝置包括矩形離子漏斗和平板四級桿的組合；所述矩形離子漏斗的末端對接所述平板四級桿的起始端；矩形離子漏斗包括相對設置的兩個第一印刷電路板PCB電極；平板四級桿包括相對平行設置的兩個第二PCB電極；在第一PCB電極上的相鄰矩形電極上分別施加幅度相同極性相反的第一射頻電壓，在第二PCB電極上的側邊矩形電極和中央矩形電極上分別施加幅度相同極性相反的第二射頻電壓；并且在矩形離子漏斗的兩端分別施加兩個直流電壓，在平板四級桿的兩端分別施加兩個直流電壓。本發明對離子的選擇性過濾傳輸及富集具有良好效果。

技術領域

本發明涉及質譜分析領域，具體地說，涉及一種離子漏斗裝置和質譜檢測系統。

背景技術

質譜儀主要是由離子源、離子傳輸系統、質量分析器、檢測器和真空系統等幾個部分組成。樣品分子首先在離子源被離子化，隨后在離子傳輸系統的導引下到達質量分析器，被分析后通過檢測器實現信號的檢測和采集。樣品離子從離子源處產生到在進入質量分析器之前會經過一段較長的傳輸路徑以及氣壓條件的變化(從大氣壓條件到真空環境)，在這一過程中大量的離子會由于與中性氣體發生碰撞等原因而損失掉，最終到達質量分析器的離子量極其少，從而降低了整個儀器的靈敏度。在離子傳輸系統中，離子傳輸裝置可以在傳輸離子的同時，將離子聚焦于一個較小的范圍內，從而減少了離子傳輸過程中的損失。因此，離子傳輸裝置在提高離子傳輸效率，提高質譜儀器的靈敏度方面的作用至關重要。

為了解決該問題，現有技術引入了離子漏斗。其由一系列中心孔徑一致、內徑逐漸縮小的環形電極等間距排列組成，在相鄰的極板間加反相射頻電壓(相位差180度)時，可形成一個有效的電場，并在徑向上將離子束縛在導入器中，離子借由電勢梯度有效地聚焦、傳輸。

然而目前離子漏斗相鄰兩電極之間所加相位差180度電壓信號的工作模式，使得離子漏斗在接近出口逐漸聚焦離子的同時，漏斗中軸線上的電勢會隨質量數的減小而逐漸變大，從而使得小質量數的離子不能穩定地通過漏斗而被傳輸到下一級腔體，形成傳統離子漏斗所謂的“低質量歧視”效應。另一方面，目前的離子漏斗的功能還比較單一，只有離子聚焦和傳輸功能，沒有離子富集、過濾等操控能力，從而一定程度上局限了質譜儀(特別是小型化質譜儀)系統對于復雜樣品的分析能力。因此，開發離子傳輸性能更高，離子操控能力更強的離子傳輸裝置成為本領域研究的熱點。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明提供了一種離子漏斗裝置，實現了離子的選擇性過濾傳輸及富集。

為了實現上述目的，本發明提供了一種離子漏斗裝置，所述離子漏斗裝置包括矩形離子漏斗和平板四級桿；所述矩形離子漏斗的末端對接所述平板四級桿的起始端；

所述矩形離子漏斗包括：相對于X軸和Z軸構成平面對稱設置的兩個第一PCB電極；所述矩形離子漏斗起始端的內徑大于所述矩形離子漏斗末端的內徑；每個第一PCB電極上平行等距離的設置N個矩形電極；其中N個矩形電極的長邊沿X方向；N個矩形電極中的前N1個矩形電極的長邊長度均為L1，后N-N1個矩形電極的長邊長度依次減少至L2；

并且，一側的所述第一PCB電極中的每個矩形電極的長邊兩端分別通過一金屬線型電極電連接至另一側的所述PCB電極中相對的矩形電極；其中金屬線型電極沿Y軸設置；N個金屬線型電極的長度從H1依次減少至H2；

所述平板四極桿包括：相對于X軸和Z軸構成平面對稱設置且互相平行的兩個第二PCB電極，且一側的所述第二PCB電極的起始端對接同側的所述第一PCB電極的末端，兩個所述第二PCB電極的距離為N個金屬線型電極中最后一個的長度H2；每個所述第二PCB電極由3列*K行個矩形電極構成電極陣列，其中中間列為K個中央矩形電極，左右兩列分別為K個側邊矩形電極；