[發明專利]真空離子富集方法

在審

• 申請號: 202210103061.5
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114628220A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 唐飛;張一鳴;張澤森;霍新明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01J49/00
• 分類號: H01J49/00;G01N27/62
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 王守梅;袁文婷

本發明涉及質譜分析技術領域，提供真空離子富集方法，通過控制實現周期式進樣電離；可以有效解決氣壓真空度和進樣量的矛盾，達到儀器靈敏度提升的效果；并進一步提出一種真空離子篩選富集方法，可以有效降低離子阱質譜儀的空間電荷效應，達到離子阱的容量利用率達到最大的技術效果。

技術領域

本發明涉及質譜分析技術領域，涉及真空離子富集方法。

背景技術

質譜法(MS)作為一種定性與定量的方法已經廣泛應用于化學、生物、環境科學、制藥行業、空間探測等多種領域。質譜儀不僅可以測量離子的質荷比(m/z)，而且可以通過串聯MS檢測離子結構。

質量分析器為質譜儀中的核心器件，是一種在磁場或電場的作用下使離子按質荷比分離的部件。目前，已發明了多種質量分析器，例如，磁質譜(sector)分析器、飛行時間(TOF)分析器、線性離子阱分析器、傅立葉變換離子回旋共振(FT-ICR)單元(ceII)以及軌道離子阱(Orbi trap)分析器等。其中的線性離子阱除可用作質量分析器外，還可用作離子存儲、離子導引以及離子反應裝置，甚至可與其它質量分析器組合使用從而構成功能強大的混合MS儀器。

現有的線性離子阱結構通常包括x向和y向的電極對(電機類型為雙曲電機或平板電極)，用以在x、y方向上產生射頻電壓，線性離子阱結構還包括端蓋電極，其中一個端蓋電極的中心位置處設有離子入射口。但是，現有的混凝土材料的抗離子侵蝕性能的測試方法具有的弊端如下：

1)進樣量小；

2)由于空間電荷效應導致離子阱利用率較低，進而導致離子阱質譜儀的靈敏度不高；

3)現有的某些離子阱質譜儀為了提升靈敏度，在儀器前安裝膜進樣裝置或者活性炭吸附材料；雖然可以提升靈敏度，但是增加硬件產生較高的改造成本。

因此，亟需一種無需進行硬件改裝，即可實現提升離子阱質譜儀靈敏度的真空離子富集方法。

發明內容

本發明提供真空離子富集方法，以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供的真空離子富集方法，方法包括，開啟進樣閥進入進樣階段，將氣體吸入離子阱腔體中；

開啟電離源、離子門和RF信號進入電離階段，將吸入腔體的氣體電離為離子狀態，并在軸向、徑向電場的作用下將離子束縛在離子阱腔體內；

切斷電離源，保留離子門和RF信號進入冷卻階段，以使被束縛在離子阱腔體內的離子運動狀態趨于穩定；

以所述進樣階段、所述電離階段和所述冷卻階段作為一個富集動作周期，循環執行所述富集動作周期，直至新進的離子將離子阱容量填滿后，進入掃描階段；

施加幅值受斜坡電壓控制的RF信號和AC正弦信號進入掃描階段，將冷卻階段中的被穩定束縛在離子阱腔體內的離子以共振激發的方式掃描出射，并被后端的信號接收極處理；

將所有信號置零保持進入空閑階段，分析周期結束。

進一步，優選的，富集動作周期包括依次進行的進樣階段、電離階段、冷卻階段、隔離階段和再冷卻階段；

隔離階段為：施加AC掃頻信號，將束縛在離子阱腔體內的離子進行篩選，以實現保留目標離子和篩除非目標離子；

再冷卻階段為：關閉AC掃頻信號，以使篩選后的離子運動狀態趨于穩定

進一步，優選的，在隔離階段中，施加AC掃頻信號的頻率范圍通過以下公式獲取：

其中，ω_x是離子在離子阱中的共振頻率；Ω是質譜儀的諧振頻率。

進一步，優選的，進樣氣壓為0.02mbar～0.5mbar。