[發明專利]質譜儀氣壓調節系統及方法

有效

• 申請號: 201911135086.8
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111128671B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 歐陽證;李檸汐;劉新瑋;焦斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01J49/24
• 分類號: H01J49/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 蔡麗

本發明公開了一種質譜儀氣壓調節系統及方法，該系統包括：真空腔、進樣系統、真空抽氣系統和氣壓調節系統。其中，真空腔與進樣系統、真空抽氣系統和氣壓調節系統連接，用于提供真空環境；進樣系統，用于實現質譜儀的離子進樣；真空抽氣系統通常包括兩級抽氣泵，用于使真空腔內部維持真空狀態，前級將大氣壓降到后級的工作氣壓；氣壓調節系統包括兩種氣壓調節方式，一種從兩級抽氣泵中間氣壓管對真空腔進行氣壓調節，另一種直接從外界環境對真空腔進行氣壓調節。該系統通過兩種方式的獨立或組合工作調控氣壓，實現兩種適用于不同場合的靈活、穩定的氣壓調節方式。在質譜儀進行物質檢測時，該系統為質譜儀進行物質分析的每個階段提供最佳氣壓條件。

技術領域

本發明涉及質譜儀器分析技術領域，特別涉及一種質譜儀氣壓調節系統及方法。

背景技術

質譜儀主要是通過電場或磁場等捕捉離子，測量離子或離子碎片的質核比，從而得到檢測物質的信息。為了保障質譜儀中離子的正常運動，質譜儀內部必須保證一定的真空，使離子在運動過程中不受阻擋。質譜儀往往要求真空度達到0.1mtorr(壓強單位)以下，這種真空度屬于高真空或甚至超高真空，因此質譜儀只安裝一種真空泵很難滿足真空要求，質譜儀常常采用多級真空組合的形式實現真空要求。質譜儀常常采用機械泵和分子泵組合的方式，其中機械泵用于滿足分子泵工作需要的前級氣壓。

質譜儀的氣壓系統影響離子傳輸各個過程，包括離子源進樣、離子分離、離子碎裂和離子掃出等。質譜儀離子源進樣通常包括兩種形式：連續大氣壓進樣和非連續大氣壓進樣。無論哪種進樣方式，質譜儀進樣都會導致入口氣壓高于其他部分；離子分離主要指質譜儀進樣后，通過電場或磁場將非檢測離子(雜質離子等)分離出質量分析器，此時的氣壓往往需要真空度達到1mtorr以下；離子碎裂主要是指通過離子與中性氣體碰撞或離子快速沖擊等，使離子碎裂成離子碎片，從而得到更多的離子信息，離子碎裂的氣壓要高于離子分離氣壓，真空度通常達到1mtorr以上；離子掃出指通過電場或磁場將離子依次掃出質量分析器，通過離子檢測器測量出離子的質核比和離子強度，此時的氣壓往往需要真空度達到1mtorr以下。

從上述質譜儀離子傳輸的各個過程看出，質譜儀離子傳輸的每個階段所需要的氣壓有所不同，例如離子碎裂的氣壓通常要高于離子掃出，因此質譜儀氣壓系統需要一種穩定、準確、易于調節的氣壓調節方案。穩定的氣壓調節方式可以使質譜儀檢測信號更加穩定，提高檢測的重復性；準確的氣壓調節方式可以使質譜儀檢測信號達到最優狀態，使分辨率和信噪比大大提高；易于調節的氣壓調節方案可以使實驗者或分析師根據需要改變氣壓條件，滿足多種復雜實際情況需求。

除此之外，質譜儀常常采用額外增加氣壓調節管和控制閥門的方式從外界進行氣壓調節，在惡劣的環境下常常會造成氣壓調節管路堵塞或吸入雜質污染質譜信號，這些都將影響質譜儀的正常工作，因此質譜儀需要注意補充氣體的來源，保證氣體的清潔度。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種質譜儀氣壓調節系統。

本發明的另一個目的在于提出一種質譜儀氣壓調節方法。

為達到上述目的，本發明一方面提出了質譜儀氣壓調節系統，該系統包括：真空腔、非連續進樣系統、真空抽氣系統和氣壓調節系統，其中，所述真空腔與所述非連續進樣系統、所述真空抽氣系統和所述氣壓調節系統連接，用于提供真空環境；所述非連續進樣系統用于質譜儀的離子進樣，每次進樣會升高質譜儀內部氣壓；所述真空抽氣系統用于使真空腔內部維持真空狀態，所述真空抽氣系統通常包括兩級抽氣泵，前級抽氣泵將大氣壓降到后級抽氣泵的工作氣壓；所述氣壓調節系統用于調節真空腔內氣壓，使氣壓適合不同工作方式，所述氣壓調節系統包括兩種氣壓調節方式，一種內循環氣壓調節方式，從兩級抽氣泵中間氣壓管對真空腔進行氣壓調節，另一種大氣進氣調節方式，直接從外界環境對真空腔進行氣壓調節，該質譜儀氣壓調節方式通過大氣壓和/或內循環氣壓調節真空腔內氣壓。