[發(fā)明專利]一種靜電線性離子阱及其操作方法

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• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112509909A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王旭超;劉彥斌
• 申請（專利權(quán)）人: 劉建平
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.靜電線性離子阱，其特征在于，包括：第一離子鏡，其限定穿過其中的第一軸向通道，第二離子鏡限定穿過其的第二軸向通道，

電荷檢測柱體，該電荷檢測柱體限定穿過其中的第三軸向通道，該電荷檢測柱體位于第一離子鏡和第二離子鏡之間，使得第一軸向通道，第二軸向通道和第三軸向通道彼此成一直線，并且

至少一個電壓源耦合到第一和第二離子鏡，該至少一個電壓源配置成在第一和第二離子鏡的每一個中建立電場，該電場配置成反射進(jìn)入第一和第二軸向通道中的相應(yīng)一個的離子從電荷檢測器的第三軸向通道返回，經(jīng)過電荷檢測器的第三軸向通道，并朝向第一和第二軸向通道中的另一個，從而使離子在第一離子和第二離子之間通過電荷檢測器來回振蕩；具有占空比的反射鏡，其對應(yīng)于電荷在檢測缸的第三軸向通道中花費(fèi)的時間與在一個完整的振蕩周期中經(jīng)過第一和第二離子鏡以及電荷檢測器的組合所花費(fèi)的總時間之比，約占50％。

2.如權(quán)利要求1所述的靜電線性離子阱，其特征在于，其中第一離子鏡和第二離子鏡中的每一個包括多個軸向間隔開的鏡電極，這些電極分別限定了穿過其中的第一和第二通道，并且其中至少一個電壓源包括多個電壓源，每個電壓源電連接到第一離子鏡和第二離子鏡的多個間隔開的反射鏡電極中的另一個，多個電壓源中的每個被配置為向第二離子鏡施加電勢；多個鏡電極中的相應(yīng)一個，以在第一和第二離子鏡的每一個的至少一些間隔開的鏡電極之間建立電場。

3.如權(quán)利要求2所述的靜電線性離子阱，其特征在于，還包括一個處理器和一個存儲有指令的存儲器，當(dāng)指令由處理器執(zhí)行時，使處理器控制至少一個電壓源產(chǎn)生至少一個輸出電壓以在電池的第一和第二通道中建立電場。

4.如權(quán)利要求3所述的靜電線性離子阱，其特征在于，在由所述第一離子鏡限定的所述第一軸向通道的近端和與所述第一軸向通道的遠(yuǎn)端相鄰的所述電荷檢測柱體的一端之間限定第一軸向長度，在第二軸向長度之間限定第二軸向長度；由第二離子鏡限定的第二通道的近端和與第二軸向通道的遠(yuǎn)端相鄰的電荷檢測圓柱體的相對端，并且沿著第三軸向通道限定第三軸向長度，該第三軸向長度在電荷的一端之間檢測缸和電荷檢測器的另一端，

并且其中至少一個電壓源被配置為通過向第一和第二離子鏡中的每一個施加至少一個輸出電壓來在第一和第二離子鏡中的每一個中建立電場，該至少一個輸出電壓具有至少一個大小至少部分地基于第一、第二和第三軸向長度。

5.如權(quán)利要求4所述的靜電線性離子阱，其特征在于，第一軸向長度大約等于第二軸向長度，并且其中第三軸向長度大于第一軸向長度和第二軸向長度中的每一個；第一通道限定垂直于第一軸向長度的第一橫截面積，第二通道限定垂直于第二軸向長度的第二橫截面積，第三通道限定垂直于第一軸向長度的第三橫截面積第三軸向長度并且其中所述至少一個大小進(jìn)一步至少部分地基于所述第一，第二和第三橫截面面積；第一橫截面面積大約等于第二橫截面面積，并且其中第三橫截面面積小于第一和第二橫截面面積中的每一個；電荷檢測筒對穿過第三通道的離子的每個相應(yīng)檢測產(chǎn)生電荷檢測信號，并且其中所述存儲器中存儲有指令，所述指令在由所述處理器執(zhí)行時使所述處理器將由所述電荷檢測筒產(chǎn)生的電荷檢測信號存儲在所述存儲器中。

6.如權(quán)利要求5所述的靜電線性離子阱，其特征在于，所述存儲器還包括存儲在其中的指令，當(dāng)所述指令由處理器執(zhí)行時，所述指令使所述處理器計算多個存儲的電荷檢測信號的傅立葉變換，所述電荷檢測信號是由于離子通過所述第三通道的多次來回振蕩而產(chǎn)生的在第一和第二離子鏡之間的電荷檢測柱體，以根據(jù)傅立葉變換的基頻計算離子的質(zhì)荷比，根據(jù)離子強(qiáng)度的大小來計算離子的電荷傅立葉變換的基本頻率考慮了離子的數(shù)量振蕩，并基于計算出的質(zhì)荷比和計算出的電荷來計算離子的質(zhì)量；

進(jìn)一步包括：電荷前置放大器，其可操作地耦合在所述電荷檢測柱體與所述處理器之間，所述電荷前置放大器放大所述電荷檢測信號，所述處理器將所述放大的電荷檢測信號數(shù)字化并將所述數(shù)字化的，放大的電荷檢測信號存儲在所述存儲器中。