专利名称：小型离子阱检测器的制作方法
技术领域：
小型离子阱检测器技术领域[0001]本实用新型涉及一种检测设备，具体地说是一种利用离子阱质量分析技术，检 测分析物质含量及品质的小型离子阱检测器。
背景技术：
[0002]众所周知，1911年世界第一台质谱装置诞生，40年代用于同位素测定和无机元 素分析，50年代开始有机分析，60年代研究GC-MS联用技术，70年代计算机引入。 根据离子源系统的电离方式不同，质谱仪可分为以下几种快原子轰击离子源，基质辅 助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源。质谱分析技术因其与生物及化 学方法相比速度快、无污染，精度高，可广泛用于对复杂样品进行分析，在生物、制药 及农副产品分析中得到广泛应用。国外发达国家的质谱仪器厂很多，竞争非常激烈，由 于质谱分析技术在现场及在线分析领域的日益广泛，质谱仪器不断向专用化、小型化、 固态化、模块化和快速实时方向发展。从质量分析器和离子源看，有机质量分析器分为 以下几种气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪，其他有机质谱仪主要有 基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)，傅里叶变换质谱仪(FT-MS) 等。但由于目前质谱仪因其功能的多样化、复杂性、精密性，因此操作复杂，价格昂 贵，而且大多是大型质谱仪不便于做成微型化。发明内容[0003]本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于激光激发离 子源、离子阱质量分析技术、小型涡轮分子真空泵和机械泵及单片机电路系统的小型离 子阱检测器。[0004]本实用新型可以通过如下措施达到。[0005]一种小型离子阱检测器，其特征是包括激光激发离子源系统、离子阱质量分析 系统、真空系统、离子检测系统、数据处理系统及记录显示系统组成，激光激发离子源 系统由样品室和激光器组成，离子阱质量分析系统由小型离子阱、激光器和缓冲气体通 道组成，并且与激光激发离子源系统连接，真空系统由小型涡轮分子真空泵和机械泵组 成，并且与激光激发离子源系统和离子阱质量分析系统连接，离子检测系统由闪烁体检 测器、微电流放大器组成，并且与离子阱质量分析系统连接，数据处理系统由数据采集 器、数据处理器和单片机电路组成，并且与离子检测系统连接，记录显示系统由液晶显 示器组成，并且与数据处理系统连接。[0006]本实用新型的激光激发离子源系统采用激光照射，将制备好的样品放在样品室 的载物台上，采用激光照射使大分子样品气化并初步电离然后经狭缝进入离子阱质量分 析系统。光离子化作为一种电离方式，可以使电离能小于光子能量的样品分子得到电 离，不同的波长可以使不同的蛋白质等大分子物质发生电离。[0007]本实用新型的离子阱质量分析系统由小型离子阱、激光器和缓冲气体通道组成。小型离子阱采用矩形离子阱结构，其截面被设计成矩形。矩形离子阱是一种线性离 子阱，采用这种设计的原因是，矩形离子阱具有更高的离子存储能力和离子捕获效率。 它结构简单，由3对平板电极构成，分别为X电极对，Y电极对和Z电极对。当此小型 离子阱工作时，X电极对上分别施加一相位差180度的共振频率信号，用以辅助离子的共 振逐出；Y电极对上施加一高压射频信号，用以对离子的捕获和质量分析；Z电极对上 分别施加直流信号，用于对离子在轴向的捕获。小型离子阱通道安装有可以发射不同光 波的激光器，使进入离子阱内的蛋白质等大分子样品气体在不同补偿光波的照射下电离 产生离子，随即被小型离子阱捕获、束缚。在缓冲气体的碰撞作用下，被捕获、束缚的 离子不断与其完成能量交换，最后相对稳定的存储在小型离子阱内部。缓冲气体采用高 纯氦气，从缓冲气体通道进入小型离子阱。不同波长的光子在一个离子阱电离周期内连 续电离样品气体分子，并被离子阱连续不断的捕获，从而实现离子的富集。小型离子阱 的另一侧狭缝处连接离子检测系统用于检测弹出的离子。[0008]本实用新型的真空系统由小型涡轮分子真空泵和机械泵组成，并且与激光激发 离子源系统和离子阱质量分析系统连接，用于对仪器抽真空。高真空是小型离子阱检测 器工作不可缺少的前提，激光激发离子源系统、离子阱质量分析系统都要工作在真空条 件下。本实用新型中的仪器采用微型无油涡轮分子真空泵作为后级高真空抽气设备，由 于不存在油气污染和比较高的真空，因而特别有助于提高小型离子阱检测器的测量灵敏 度，这对仪器很重要。真空不良，不仅导致仪器性能下降，影响分析结果，还会引起低 真空放电，破坏电绝缘性，污染离子阱质量分析器，甚至损坏仪器。[0009]本实用新型的离子检测系统由闪烁体检测器、微电流放大器组成，并且与离子 阱质量分析系统连接。闪烁体检测器由闪烁体和光电倍增管组合而成。改变叠加到矩形 离子阱的射频电压，被储存的离子按照质荷比从离子阱的狭缝逐出，离子打到闪烁体检 测器的闪烁体上时，闪烁体产生光子，经光电倍增管转换成电信号再经微电流放大器放 大，然后由数据处理系统进行数据采集和数据处理，得到质谱图，经单片机电路，最终 显示在液晶显示器上。[0010]本实用新型的数据处理系统由数据采集器、数据处理器和单片机电路组成，并 且与离子检测系统和记录显示系统连接。离子检测系统产生的电信号经数据处理系统的 数据采集器采集和数据处理器处理，从而得到质谱图，最后经单片机电路显示在液晶显 不器上。[0011]本实用新型的记录显示系统由液晶显示器组成，用于显示从数据处理系统传来 的质谱图。[0012]本实用新型的单片机电路对仪器的数据处理系统和记录显示系统进行控制，这 样工作时不用外接电脑，简单、便捷，达到小型化的目的。[0013]
[0014]图1是本实用新型的原理示意图。[0015]图2是本实用新型仪器的结构剖面图。[0016]具体实施方式
[0017]
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。[0018]本实用新型激光器1与样品室2相连接，样品室2经狭缝与小型离子阱3相连接，小型离子阱3与激光器5和缓冲气体通道6相连接，真空系统4经狭缝与样品室2和 小型离子阱3相连接，小型离子阱3经狭缝与离子检测系统7相连接，离子检测系统7与 数据处理系统8、9相连接，数据处理系统8、9与记录显示系统10相连接。[0019]如图1所示，一种小型离子阱检测器，其特征包括激光激发离子源系统、离子 阱质量分析系统、真空系统、离子检测系统、数据处理系统及记录显示系统组成。仪器 工作时首先将制备好的样品放在样品室2的载物台上，然后真空系统4中的小型涡轮分子 真空泵和机械泵对样品室2和小型离子阱3进行抽真空使仪器达到使用要求，经激光器 1照射使样品气化并初步电离，被气化并初步电离的样品从样品室2右端的狭缝进入小型 离子阱3，激光器5可以发射不同的光波使进入小型离子阱3中的样品气体进一步电离， 随即被小型离子阱捕获、束缚，缓冲气体采用高纯氦气，从缓冲气体通道6进入小型离 子阱3，在缓冲气体的碰撞作用下，被捕获、束缚的离子不断与其完成能量交换，最后相 对稳定的存储在小型离子阱3的内部，不同波长的光子在一个离子阱电离周期内连续电 离样品气体分子，并被离子阱连续不断的捕获，从而实现离子的富集，改变叠加到矩形 离子阱3的射频电压，被储存的离子按照质荷比从离子阱3的狭缝逐出，进入离子检测系 统7，离子打到离子检测系统7中的闪烁体检测器上的闪烁体上时，闪烁体产生光子，经 光电倍增管转换成电信号再经微电流放大器放大，放大的电信号进入数据处理系统8和 9，经数据采集器采集和数据处理器处理，得到质谱图，经单片机电路9中的分析软件分 析、处理后显示在液晶显示器10上。单片机电路9对仪器的数据处理系统8和记录显示 系统10进行控制，这样工作时不用外接电脑，简单、便捷，达到小型化的目的。[0020]如图2仪器结构剖面图所示，一种小型离子阱检测器，其特征包括激光激发离 子源系统1和2，离子阱质量分析系统3、5和6，真空系统4，离子检测系统7，数据处 理系统8和9，记录显示系统10组成。仪器工作时的电源及电源控制系统由11组成， 经传输线12、13、14、15、16、17、18、19、20、21分别与激光器1、激光器5、缓冲气 体通道6、小型离子阱3、小型涡轮分子真空泵、机械泵、离子检测系统7、数据处理系 统8、单片机电路9、记录显示系统10相连接。仪器工作时首先将制备好的样品放在样 品室2的载物台上，并封闭样品室2，然后真空系统4中的小型涡轮分子真空泵和机械泵 对样品室2和小型离子阱3进行抽真空使仪器达到使用要求，气体从真空系统4中的排 气通道22排出。经激光器1照射使样品气化并初步电离，被气化并初步电离的样品从 样品室2右端的狭缝进入小型离子阱3，激光器5可以发射不同的光波使进入小型离子阱 3中的样品气体进一步电离，随即被小型离子阱捕获、束缚，缓冲气体采用高纯氦气，从 缓冲气体通道6进入小型离子阱3，在缓冲气体的碰撞作用下，被捕获、束缚的离子不断 与其完成能量交换，最后相对稳定的存储在小型离子阱3的内部，不同波长的光子在一 个离子阱电离周期内连续电离样品气体分子，并被离子阱连续不断的捕获，从而实现离 子的富集，改变叠加到矩形离子阱3的射频电压，被储存的离子按照质荷比从离子阱3的 狭缝逐出，进入离子检测系统7，离子打到离子检测系统7中的闪烁体检测器上的闪烁体 23上时，闪烁体23产生光子，光子经光电倍增管M转换成电信号再经微电流放大器25 放大，放大的电信号进入数据处理系统8和9，经数据采集器沈采集和数据处理器27处 理，得到质谱图，经单片机电路9中的分析软件分析、处理后显示在液晶显示器10上。 单片机电路9对仪器的数据处理系统8和记录显示系统10进行控制，这样工作时不用外接电脑，简单、便捷，达到小型化的目的,
权利要求1.一种小型离子阱检测器，其特征在于由激光激发离子源系统、离子阱质量分析 系统、真空系统、离子检测系统、数据处理系统及记录显示系统组成，激光激发离子源 系统由样品室和激光器组成，离子阱质量分析系统由小型离子阱、激光器和缓冲气体通 道组成，并且与激光激发离子源系统连接，真空系统由小型涡轮分子真空泵和机械泵组 成，并且与激光激发离子源系统和离子阱质量分析系统连接，离子检测系统由闪烁体检 测器、微电流放大器组成，并且与离子阱质量分析系统连接，数据处理系统由数据采集 器、数据处理器和单片机电路组成，并且与离子检测系统连接，记录显示系统由液晶显 示器组成，并且与数据处理系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型离子阱检测器，其特征在于激光激发离子源系统采 用激光照射使样品气化并初步电离，然后进入离子阱质量分析系统。
3.根据权利要求1所述的一种小型离子阱检测器，其特征在于离子阱质量分析系统安 装有可发射不同光波的激光器。
4.根据权利要求1所述的一种小型离子阱检测器，其特征在于仪器的控制和处理系统 直接由单片机构成，通过电路连接到液晶显示屏。
专利摘要本实用新型公开了一种小型离子阱检测器，特征在于由激光激发离子源、离子阱质量分析、真空、离子检测、数据处理系统及记录显示系统组成，激光激发离子源系统由样品室和激光器组成，离子阱质量分析系统由小型离子阱、激光器和缓冲气体通道组成，并与激光激发离子源系统连接，真空系统由小型涡轮分子真空泵和机械泵组成，并与激光激发离子源系统和离子阱质量分析系统连接，离子检测系统由闪烁体检测器、微电流放大器组成，并与离子阱质量分析系统连接，数据处理系统由数据采集器、数据处理器和单片机电路组成，并与离子检测系统连接，记录显示系统为液晶显示器，并与数据处理系统连接，具有简单、便捷，达到小型化的优点。
文档编号H01J49/42GK201812791SQ20102050591
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者代骥辰, 庄坤, 张奇, 徐伟伟, 王连杰, 苗金水, 马啸尘 申请人:苗金水