[發明專利]拓寬質譜儀質量檢測范圍的分段四極桿裝置及方法

在審

• 申請號: 202010496948.6
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN113764253A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉思雨;劉學;張麗平
• 申請（專利權）人: 昆山聶爾精密儀器有限公司;深圳市卓睿通信技術有限公司
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;H01J49/42;H01J49/00;G01N27/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種拓寬質譜儀質量檢測范圍的分段四極桿裝置及方法，該裝置包括：中控電路、射頻放大模塊、分段四極桿；所述分段四極桿是把傳統四極桿分為兩段以上；所述射頻放大模塊數量與所述分段四極桿的段數相同，分別為對應的一段四極桿組提供射頻電信號；所述射頻放大模塊由所述中控電路控制，所述中控電路發出的信號分成多路傳遞給所述射頻放大模塊，經所述射頻放大模塊放大后輸出給每段桿組。本發明通過把四極桿分段，降低每段桿的電容，能夠在相同的射頻線圈條件下輸出更高的電壓，從而實現更寬的質量檢測范圍。

技術領域

本發明涉及質譜分析技術領域，具體地說，涉及一種拓寬質譜儀質量檢測范圍的分段四極桿裝置及方法。

背景技術

有賴于質譜儀的高靈敏度、高分辨能力和高特異性檢測，質譜分析方法是分析領域中的標桿。質譜分析技術通過檢測物質的質荷比進行物質定性定量分析，具有檢測靈敏度高、特異性強、分析速度快等優點，被廣泛地應用于化學、環境科學、生命科學等研究領域。質譜儀由離子源、離子傳輸部件、質量分析器、檢測器、測控與數據處理系統、真空系統等部分組成，其中質量分析器是質譜儀最為核心的部分，完成物質的質量分析功能，根據分析原理的不同，質量分析器可以分成多個種類。其中四極桿質量分析器是最早的商用質譜質量分析器，也是當前應用廣泛的一類質量分析器。

四極桿質量分析器由四根平行的電極桿構成，四根電極上施加相同的電信號，其中U為直流電壓，V為射頻RF的幅度，為射頻RF的頻率，相鄰的兩電極高壓射頻信號幅值相同，相位相差180度。操作時通過掃描射頻電壓或者射頻頻率，同步改變直流電壓U，可實現不同m/z離子的掃描和檢測。

四極桿是非常精密的裝置，如果四極桿的分辨力需要達到 1000，那么按照最簡單的線性傳遞模型，四極桿的精度（包括圓度、直線性、圓柱度）、定位精度以及射頻電源的精度都需要達到 1000的數倍。 如果按照 8mm直徑的四極桿、5 參數體系計算，四極桿的圓度至少需要優于 2μm。按照測量，四極桿的總體精度大約在 0.6 ～1.5 μm之間。四極桿電極的長度和半徑大小關系到四極桿質量分析器的分辨率、靈敏度以及檢測質量范圍，目前常用的四極桿電極半徑多在2~16mm，長度通常在100~300mm，長度越長，分析器的分辨越好。

四極桿桿長越長，加工難度越大，電容也越大，對射頻放大電路的輸出信號要求就越高，而輸出高電壓，會造成功耗過大，線圈制作困難。要提升儀器的分辨率，需要制作比較長的四極桿，增大四極桿長度，四極桿的電容也會變大，隨之要求射頻電源具有與之匹配的高電壓，造成質譜儀檢測分辨率暨四極桿長度和射頻電路高電壓的匹配之間的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對提高質譜儀的質量檢測范圍、提高分辨率和靈敏度使得四極桿長度過長，射頻線圈無法輸出與其匹配的高電壓問題，提供一種提高質譜儀質量檢測范圍的分段四極桿裝置及方法，通過把傳統四極桿分段，再用不同的射頻放大模塊分別驅動每組四極桿，使得不同的射頻放大模塊只需要針對一組四極桿作用，能夠在相同的射頻線圈條件下輸出更高的電壓，從而實現更寬的質量檢測范圍，提升檢測的分辨率和靈敏度。

本發明提供了一種拓寬質譜儀質量檢測范圍的分段四極桿裝置，包括：中控電路、射頻放大模塊、分段四極桿組；

所述分段四極桿組包含兩組以上的四極桿，每組四極桿包含四個桿狀電極，所述桿狀電極相互平行放置；相鄰的四極桿組中對應的桿狀電極共軸；

所述射頻放大模塊數量與所述分段四極桿組的數量相同，所述射頻放大模塊分別為對應的一組四極桿提供射頻電信號，包括直流信號和高壓交流信號，所述高壓交流信號為幅值相同、相位相反的兩種信號；

所述中控電路控制所述射頻放大模塊，所述中控電路發出的信號分成多路傳遞給所述射頻放大模塊，經所述射頻放大模塊放大后輸出給每組四極桿組。

在一種可選的實施方式中，所述分段四極桿組，每組四極桿長度相同。

在一種可選的實施方式中，所述分段四極桿為雙曲面電極四極桿或圓柱形電極四極桿。