专利名称：线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪的制作方法
技术领域：
本发明属于质谱分析技术领域，具体涉及一种线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱分析仪器。
背景技术：
质谱仪是一种根据不同质量的带电粒子在电磁场中运动轨迹不同，从而实现不同物质的原子、分子或分子碎片的分离和检测的分析仪器。质谱仪具有对未知化合物的定性、定量分析、结构组成确定等能力，广泛应用于环境检测、食品安全、地质勘测、生物医学等领域。从1919年第一台质谱仪问世以来，质谱仪的种类已经多种多样磁质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪、轨道阱分析器、离子回旋共振质谱仪等。
飞行时间质谱仪的原理是样品离子首先进入离子调制区，在直流脉冲电压作用下依次进入加速透镜和聚焦透镜中，进过加速和聚焦后进入无场飞行区，最终到达检测器。根据离子在无场区的飞行时间的差异，离子质量越大，到达检测器所用时间越长，离子质量越小，到达检测器所用时间越短，根据这一原理，实现对不同质量数离子的分离和检测。反射式飞行时间质谱增加了反射透镜，用以校正样品离子的初始空间分散，提高质量分辨率。飞行时间质谱具有质量范围理论上无上限、分析速度快和灵敏度高等优点，已经广泛的用于生物大分子例如肽段、蛋白、核酸等的质谱分析。但是，飞行时间质谱仪具有其自身的缺陷，样品离子从离子调制区进入飞行管采用脉冲进样方式，离子调制区中的样品离子只有一小部分被引入飞行管进行质量分离，使得仪器的占空比(duty cycle)非常低，同时造成了大量样品离子的损失；此外，飞行时间质谱自身不具备串级质谱分析能力，难以得到样品的碎片尚子的信息。为了改善飞行时间质谱的分析性能，质谱业内人士采用了离子阱与飞行时间质量分析器联用的方法，样品离子进入飞行时间质量分析器之前，先经过一个离子阱。在当前一批样品离子进入飞行时间质量分析器后，其后面的样品离子随即在离子阱中存储，待之前的离子完成质量分析后，再进入离子调制区，离子阱与离子调制区之间通过离子传输系统连接。调制区中的离子在脉冲电压的作用下进入飞行管，有效提高仪器的占空比，减少了离子的损失。离子阱与飞行时间质量分析器的联用技术最初采用的离子阱是三维离子阱。三维离子阱的结构导致其离子存储数量非常有限，相比于当代离子源可以提供nA级别的离子电流，远远无法满足离子存储和分析的要求。同时，三维离子阱中离子被束缚后的状态一般是汇聚于阱的中心点附近运动，受空间电荷效应的影响非常明显，最终，导致三维离子阱与飞行时间质谱联用仪器的性能提高非常有限。2002年，线性离子阱出现后，离子阱与飞行时间质量分析器的联用技术开始采用线性离子阱。线性离子阱中离子的状态一般是汇聚于线性离子阱的z轴方向的一条线上运动，阱中可容纳离子的数量大幅度提高。相比于传统的三维离子阱，线性离子阱具有更高的离子存储能力和更低的空间电荷效应。专利WO 99/30350中描述了一种串联线性离子阱-飞行时间质谱仪。离子沿轴向进入线性离子阱中，然后沿轴向释放，通过离子传输系统进入飞行时间分析器的离子调制区。离子运行的方向与飞行管的方向呈垂直正交分布。线性离子阱由四根圆杆电极组成，离子沿圆杆围成区域的中心轴运动，进入飞行时间分析器。该专利提出的技术方案，会受到离子离子质量数的影响，并且更重要的是，离子调制区内，一次脉冲引入到飞行时间质量分析器中的离子的质量数受限，仅是离子阱中全部质量范围离子的一部分，这导致样品分析通量受到限制。 在专利US 5763878中描述了一种使线性离子阱中离子进入飞行时间质谱仪的方法。根据该方法，线性离子阱采用圆杆电极组成，离子沿轴向进入线性离子阱中，通过与缓冲气体的碰撞冷却，在射频电场的作用下，将沿阱的轴向聚集，然后，离子将沿与阱的轴向方向正交的方向弹出，具体的是从圆杆电极之间的空隙穿过，进入飞行时间分析器。该专利提出在离子引出时，阱上的射频电场将断开，并通过施加直流脉冲电压将离子弹出，但并未描述该如何实现，对电极上的电压配置和引出时序也未有描述。此外，离子阱运行时，四根圆杆电极上施加的电场是一个具有时序变化的高压射频电场，幅值一般在几千伏(零峰值)，该专利提出的方法将要求圆杆电极上的高压射频电场瞬间断开同时在很短的时间内(几个毫秒)施加上一个很高的直流脉冲电压用于离子引出，这在实际中是难以实现的，目如也尚未有关实现该技术的报道。在专利CN 200950429Y中描述了一种的串联线性离子阱-飞行时间质谱仪。在该设备中，调制脉冲使目标离子沿线性离子阱的下端狭缝射出，从径向上直接进入飞行时间分析器。具体的，离子是通过电极上开的狭缝弹出，狭缝宽度为I _到2 _。线型离子阱由四根完全相同的圆筒或板构成。该专利并未描述调制脉冲施加在何处以及如何施加，并且如何实现射频电压和调制脉冲的高速转变。对电极上的电压配置和电压的时序控制同时也并未有描述。更重要的是，离子引出的数量将受限于电极上狭缝的尺寸，这将失去线性离子阱离子存储能力强的优点。在专利CN 1926657A中描述了一种串联离子阱飞行时间质谱仪。在该设备中，采用数字电压驱动离子阱，数字控制器精确控制一组直流电压以及一定数目的快速电子开关，快速控制直流电压与离子阱的电极的连接与断开。线性离子阱四根内部截面为双曲面的杆形电极组成，同时在用于离子引出的电极上开口，离子从径向上通过开口弹出，进入飞行时间分析器。该设备的性能主要依赖于数字控制器对数字波的波形和时序的精确控制，对仪器的测控系统有很高的要求。此外，线性离子阱上的数字射频电压是由电子开关组提供，电子开关的耐压程度会限制阱上施加的电压值，数字射频电压的幅值非常有限，这将直接影响离子的存储和弹出。以上所述表明，现有专利提出的离子阱与飞行时间质谱仪串联的技术方案存在诸多限制和缺点，联用仪器的性能提高非常有限，同时，仪器的可行性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种联用仪器性能好、使用方便的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪系统，以克服现有联用仪器的诸多限制和缺点。本发明提供的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪系统，其组成部分包括离子源、离子光学系统(传输系统)、线形离子存储器、飞行时间质量分析器、离子检测器和信号测控与记录系统。其中
所述的线形离子存储器与所述飞行时间质量分析器的直接相连，飞行时间质量分析器的加速电场入口直接与线性离子存储器的引出电极相对。线性离子存储器与飞行时间质量分析器之间无其它接口设备，如透镜等电极；
所述线形离子存储器是由三维空间中X，y, z三个方向的电极对围成的一个封闭结构。线形离子存储器中的一对电极用于离子引出，其上施加直流电压，直流电压具有时序变化。离子引出电极装置有导电栅网结构，以下简称为栅网电极。线形离子存储器中的离子直接通过栅网从存储器中弹出，栅网电极直接正对飞行时间质量分析器的加速电场入口。本发明中，设定离子引出的方向为X方向。y方向的电极对施加射频电压，射频电压具有时序变化。Z方向电极对施加直流电压，直流电压具有时序变化。
在仪器分析过程中，离子源产生的离子先从z轴方向进入线形离子存储器中存储，再进入飞行时间质量分析器中。线形离子存储器中的离子在脉冲直流电压的作用下，通过栅网电极弹出，随即进入飞行时间分析器的加速电场中，通过加速、聚焦、偏转后进入无场飞行区，最终到达离子检测器，实现线形离子存储器与飞行时间质量分析器的串联分析。构建线形离子存储器的X，y, z三个方向的电极对中的每一个电极可以是一个电极，也可以由二个，或二个以上的分立电极所构成。所述栅网电极的尺寸和规格不受限制。与栅网电极相对位的电极的形状和尺寸不受限制。X方向上离子引出电极对，其中之一为栅网电极，另一电极可以是平板电极，也可以是栅网电极，也可以是其它结构的电极，必须满足可以构建零电位面的要求。Z方向电极对为平板电极，其中用于离子引入的电极上开有离子引入小孔，小孔的形状和尺寸不受限制，凡是可以满足将离子引入线形离子存储器的所有小孔结构均可以采用。即线形离子存储器中Z方向上电极对的形状和尺寸不受限制。y方向电极对，电极结构可以使平板电极，也可以是双曲面电极，也可以是圆杆电极，也可以使方杆电极，凡是可以实现束缚离子的电极结构均可以采用。即线形离子存储器中y方向上电极对的形状和尺寸不受限制。飞行时间质量分析器的结构不受限制，目前现有的各种结构均可以采用。线形离子存储器中通入中性气体作为冷却气，中性气体的质量数要求小于被分析物的质量数。中性气体通入线形离子存储器中的位置没有限制，可以从任意方向通入，只要能将存储器中充满气体均可以。本发明中提出的线形离子存储器各电极上的电压分布特征如下，线形离子存储器在时间上有不同工作阶段，各电极的电压分布不同，以样品离子采用正离子为例说明。在离子引入阶段，z方向电极对上的直流电位降低，线形离子存储器与上游的离子光学系统之间存在一个电位差，使得样品离子进入线形离子存储器中。此时y方向的电极对上施加一定幅值的射频电压，X方向的离子引出电极对保持在零电位，离子引入阶段的时间为若干毫秒。在离子存储阶段，z方向的电极对的直流电位升高，形成一个电位差，将上游的离子挡在存储器外，将存储器中的离子束缚在z方向上。X方向的离子引出电极对保持零电位，y方向的电极对施加一定幅值的射频电场；离子与中性气体发生碰撞而消耗掉自身动能。离子在直流电位和射频电场的共同作用下在线形离子存储器中存储。在离子弹出阶段，z方向的电极对上施加直流电压且保持不变。X方向上的引出电极对上施加特定参数的直流脉冲电压，幅度高达几千伏(高压直流脉冲)，瞬间形成一个方向指向X方向上栅网电极的推斥电场。离子在瞬间受到一个高强度、方向指向栅网电极的推斥力。脉冲直流电压的正负性、周期、宽度、幅值等参数无具体限制，根据被引出离子的种类具体配置，可以实现存储器中离子瞬间引出栅网电极的电压分布均适用。脉冲电压的作用下，存储器中束缚的离子将通过栅网从线形离子存储器中弹出，直接进入飞行时间分析器，完成质量分析。离子进入飞行时间质量分析器后，X方向离子引出电极对迅速回到零电位。线形离子存储器随即开始下一个离子引入一存储一引出过程，飞行时间质量分析器中的离子分析过程与否不影响线形离子存储器的离子引出、存储过程。本发明中采用的线形离子存储器的结构和电压分布，射频电场与高压直流脉冲电压完全分开，各自独立。高压直流脉冲电压和射频电压两者之间不会相互影响，离子引出时的能量分布和空间分布不会受到射频电场的影响。本发明中提出的栅网电极具有良好的离子通过性，在高压直流脉冲的作用下，存储器中的离子引出时从整个栅网电极面上穿过，几乎存储器中的全部离子均可以瞬间弹出，即使存储器中的离子存在一定的分散度，离子的弹出也不会受到影响。栅网电极的使用简化了串联质谱的接口，并且不会受到诸如离子引出狭缝或开口的尺寸的限制，可以最大限度的将线形离子存储器中束缚的离子引入到飞行时间分析器中。可见，本发明的联用仪器性能好、使用方便，克服了现有联用仪器的诸多限制和缺点。
图I :本发明实施例I的质谱仪的方框图。图2 :实施例I采用的线形离子存储器的电压分布图。其中，(A)是xy面的二维截面视图，(B)是yz面的二维截面视图。图3 :实施例I采用的线形离子存储器与飞行时间质量分析器串联的结构图 图4 :本发明实施例I质谱仪的整体结构的截面视图。图5 :线形离子存储器中离子运动轨迹的仿真。其中，(A)是xy面的二维截面视图，(B)是yz面的二维截面视图。图6 :线形离子存储器中的离子引出电极上脉冲电压的施加方式示意图。图7 :本发明实施例2质谱仪整体结构的截面视图。
具体实施例方式下文通过实施例并结合附图，进一步描述本发明，可以更好的理解本发明的优点。具体实施例I参考图I所示，为串联线形离子存储器一飞行时间质谱仪的方框图。仪器主要有离子源、离子光学系统(传输系统)、线形离子存储器、飞行时间分析器、检测器和测控系统组成。离子源的种类和结构不受限制，现有技术中任意已公开的可以实现样品 离子化的方法和设备均可以采用。实施例I中采用的线形离子存储器的结构如图2所示，由六块电极组成，分别是轴向上(z方向)的电极205和206,电极205上开孔,用于离子引入；x方向上的一对电极202和203，y方向上的一对电极201和204，定义离子弹出的方向为x方向。其中，z方向电极205和206上施加直流电压，用于轴向上束缚离子。电极201和204施加射频电压，电极202和203在离子非弹出阶段，均处于零电位，电极201、202、203、204、205、206的共同作用实现
离子的束缚。图3所示为实施例I中线形离子存储器与飞行时间分析器中加速电场串联结构分布图。电极301和与之对称的另一电极(图3中并未画出)组成y方向电极对，电极302和305组成X方向电极对，电极303和304组成z方向电极对。离子沿z轴向从具有小孔的电极304进入线形离子存储器中，通过I方向电极对上的射频电压、z方向电极对的直流电压以及与缓冲气体的碰撞冷却实现离子在存储器中的束缚。X方向上的一对电极保持零电位，其中电极305作为离子引出电极，装置有导电栅网结构，电极302是平板电极也可以是栅网电极，其目的在于，当电极302上施加脉冲直流电压时，电极302与305之间可以构建 一个均匀分布的直流电场，用于将离子引出线形离子存储器。引出的离子进入加速电场，由电极306、307、308组成，加速电场的电极数量和结构不受限制。经过加速后进入飞行管，进行分析时间质量分析。离子弹出阶段，线形离子存储器中的离子可以在瞬间通过栅网电极面穿过，几乎存储器中的全部离子均可以弹出。图4所示为实施例I的串联线形离子存储器一飞行时间质谱仪器整体结构的截面视图。实施例I的分析过程为离子源401产生的离子通过离子光学系统402的传输，进入线形离子存储器中存储，再通过离子引出电极进入飞行时间质量分析器中。实施例I中采用的线形离子存储器由三对电极构成，电极404和406为线形离子存储器X方向上的一对电极，其中电极406是离子引出电极，装置有导电栅网结构。y方向上的一对电极图4中并未显不。电极403和405为z方向上的一对电极，电极403上开有小孔。离子通过从z方向上电极403上的小孔，进入线形离子存储器中。407为中性气体的导管，用于将中性气体导入线形离子存储器中。飞行时间质量分析器中包括加速电场电极组408，聚焦透镜组409，反射透镜组410，以及离子检测器411，412表示样品离子。实施例I中的线形离子存储器的各个电极的电压变化如下
在离子引入阶段，假定样品离子为正离子，z方向电极403和405上的直流电位降低，离子存储器与之前的离子光学系统401和402之间存在电位差，驱使离子进入线形离子存储器中。y方向的一对电极施加一定幅值的射频电场，X方向的电极404和406保持在零电位，引入阶段的时间为毫秒级。离子引入线形离子存储器中后，电极403和405上的直流电位升高，形成一个电位差，将离子412束缚在存储器中，同时将上游离子光学系统中的离子挡在存储器外。存储器中的电极404和406保持零电位，y方向的一对电极施加射频电场，405导气管通入例如氦气、氩气等质量数小于被分析物的中性气体，作为冷却气气压维持在KT1 - IO-3 Pa之间。离子412与冷却气发生碰撞而消耗掉自身动能,在直流电位和射频电场的共同作用下被束缚在线形离子存储器中。在离子弹出阶段，电极404和栅网电极406上施加一定周期和幅度的直流脉冲电压，使离子在瞬间受到一强大的、方向指向栅网电极406的推斥力。脉冲电压的作用下，线形离子存储器中的离子412将通过栅网电极406从存储器中弹出，进入飞行时间分析器的加速电场408，408上施加直流电压，离子412经过加速后，进入聚焦透镜409，其上施加直流电压，对离子412进行聚焦或偏转。离子412离开聚焦透镜后进入无场飞行区，经过一段无场飞行后，进入反射电场区410，经过反射后最终到达离子检测器微通道板(MCP) 411，经过数据采集系统记录和放大后，再通过后续的仪器处理和输出，最终得到所需要的样品离子412的质谱图。离子进入飞行时间分析器后，X方向离子引出电极对迅速回到零电位。线形离子存储器随即开始下一个离子引入一存储一引出过程，飞行时间质量分析器中的离子分析过程与否不影响线形离子存储器的离子引出、存储过程。一般情况下，离子光学系统、线形离子存储器、飞行时间质量分析器和离子探测器都必须工作在真空条件下。离子源根据其种类的不同所要求的真空条件也不相同。为了详细研究本专利中提出的线形离子存储器工作时对离子的束缚能力，通过使 用在温度在300 k、中性缓冲气体为氦气条件下存储器中离子运动状态进行仿真。仿真结果如图5所示。501和502为线形离子存储器y方向上一对电极，其上施加射频电压；503和504为X方向一对电极，503和504均采用栅网电极，其上电位保持在零电位。505和506为z方向一对电极，其上施加一定的直流电位。图5 (A)显示离子在线形离子存储器中xy平面内的中心位置作往复运动，图5B显示离子在线形离子存储器中yz平面的中心线上往复运动。结合图5 (A)和图5 (B)，本发明提出的线形离子存储器结构可以成功将离子束缚在其中。图6所示为实施例I中采用的线形离子存储器中的离子引出电极上脉冲电压的施加方式。601和602分别表不X方向的一对电极,其中602为栅网电极。脉冲信号的施加可以通过多种方法,例如电极601上加正或负方向的脉冲电压、电极602上保持零电位，或者电极601和602上分别施加方向相反的脉冲电压,或者电极601和602上分别施加方向相同的脉冲电压且栅网电极上的脉冲电压值小。601和602电极上脉冲信号的具体方向可根据被引出离子的种类具体配置，其结果均是满足瞬间使离子向栅网电极运动并通过栅网电极逐出。图7所示为实施例2采用的线形离子存储器一飞行时间质谱仪器整体结构的截面视图。实施例2的分析过程为离子源701产生的离子通过离子光学系统702的传输，进入线形离子存储器中存储，再通过离子引出电极进入飞行时间质量分析器中。实施例2中采用的线形离子存储器由多对电极构成，X方向上电极有704、705、706、707、708、709，y 方向电极有 717、718、719、720、721、722 (见图 7)，z 方向电极有 703 和710。其中离子引出电极为707，装置有导电栅网结构，以下简称栅网电极。离子引出电极707直接正对飞行时间质量分析器的加速电场713入口。711为中性气体的导管，用于将中性气体导入线形离子存储器中。飞行时间质量分析器中包括加速电场电极组713，聚焦透镜组714，反射透镜组715，以及离子检测器716，712表示样品离子。实施例2中的线形离子存储器各电极上的电压分布如下x方向电极704、705、708,709同时施加射频电压和直流电压，直流电压作为射频电压的直流偏置，且具有时序变化；电极706、707仅施加直流电压，且具有时序变化。y方向电极717、718、719、720、721、722同时施加射频电压和直流电压，直流电压作为射频电压的直流偏置，且具有时序变化。z方向电极703和710施加直流电压。实施例2提出的线形离子存储器中电极的电压变化如下
在离子引入阶段，假定样品离子为正离子，x、y、z三个方向电极上的直流电压形成一个从离子传输系统到电极710，各个电极电位由高到低分布的电位差，驱使离子进入线形离子存储器中。X方向电极704、705、708、709，y方向的三对电极同时施加射频电压，电极706 和707保持在零电位，引入阶段的时间为几个毫秒。离子引入线形离子存储器中后，X方向电极704、705、708、709，y方向的电极717、718、721、722上的直流电压与X方向电极706、707和y方向的电极719、720，各个电极对之间形成一个z方向上的直流电位差。位于z方向两端的电极704、705、708、709和电极717、718、721、722上的直流电位高，位于z方向中间部分的电极706、707和电极719、720上的直流电位低。X方向电极704、705、708、709和y方向的三对电极同时施加射频电压。711导气管通入一定气压的中性气体作为冷却气气。离子712与冷却气发生碰撞而消耗掉自身动能，在直流电位和射频电场的共同作用下将进入存储器中的离子束缚在X方向电极706、707和y方向的电极719、720所围成的空间内。在离子引出阶段，电极706和栅网电极707上施加一定周期和幅度的直流脉冲电压，离子在瞬间受到一个高强度的、方向指向栅网电极707的推斥力。脉冲电压的作用下，线形离子存储器中的离子712将通过栅网电极707从存储器中弹出，进入飞行时间分析器的加速电场713，713上施加直流电压，离子712经过加速后，进入聚焦透镜714，其上施加直流电压，对离子712进行聚焦或偏转。离子712离开聚焦透镜后进入无场飞行区，经过一段无场飞行后，进入反射电场区715，经过反射后最终到达离子检测器微通道板(MCP) 716，经过数据采集系统记录和放大后，再通过后续的仪器处理和输出，最终得到所需要的样品离子712的质谱图。离子进入飞行时间分析器后，X方向离子引出电极对迅速回到零电位。线形离子存储器随即开始下一个离子引入一存储一引出过程，飞行时间质量分析器中的离子分析过程与否不影响线形离子存储器的离子引出、存储过程。一般情况下，离子光学系统、线形离子存储器、飞行时间质量分析器和离子探测器都必须工作在真空条件下。离子源根据其种类的不同所要求的真空条件也不相同。
权利要求
1.一种线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪，其特征在于，其组成部分包括离子源、离子光学系统、线形离子存储器、飞行时间质量分析器、离子检测器和信号测控与记录系统；其中 所述的线形离子存储器与所述的飞行时间质量分析器直接相连，飞行时间质量分析器的加速电场入口直接与线性离子存储器的引出电极相対； 所述线形离子存储器是由三维空间中X，I, Z三个方向的电极对围成的ー个封闭结构，线形离子存储器中的一对电极用于离子引出，其上施加直流电压，直流电压具有时序变化；离子引出电极设置有导电栅网结构，以下简称为栅网电扱，线形离子存储器中的离子直接通过栅网电极从线形离子存储器中弹出，栅网电极直接正对飞行时间质量分析器的加速电场入ロ。
2.根据权利要求I所述的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪，其特征在于，设定离子引出的方向为X方向，y方向的电极对施加射频电压，射频电压具有时序变化；Z方向电极对施加直流电压，直流电压具有时序变化； 在仪器分析过程中，离子源产生的离子先从z轴方向进入线形离子存储器中存储，再进入飞行时间质量分析器中，线形离子存储器中的离子在脉冲直流电压的作用下，通过栅网电极弹出，随即进入飞行时间分析器的加速电场中，通过加速、聚焦、偏转后进入无场飞行区，最終到达离子检测器，实现线形离子存储器与飞行时间质量分析器的串联分析。
3.根据权利要求I所述的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪，其特征在于，构成线形离子存储器的X，y, z三个方向的电极对中的每ー个电极是ー个电极，或者由ニ个，或ニ个以上的分立电极所构成。
4.根据权利要求I所述的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪，其特征在干，X方向上离子引出电极对，其中之ー为栅网电极，另ー电极为平板电极或者为栅网电极； Z方向电极对为平板电极，其中用于离子引入的电极上开有离子引入小孔； y方向电极对为平板电极，或者为双曲面电极，或者为圆杆电极，或者为方杆电极。
5.根据权利要求I所述的线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪，其特征在于，所述线形离子存储器各电极上的电压分布特征如下 在离子引入阶段，z方向电极对上的直流电位降低，线形离子存储器与上游的离子光学系统之间存在一个电位差，使得样品离子进入线形离子存储器中；此时y方向的电极对上施加一定幅值的射频电压，X方向的离子引出电极对保持在零电位，离子引入阶段的时间为若干晕秒； 在离子存储阶段，Z方向的电极对的直流电位升高，形成一个电位差，将上游的离子挡在线形离子存储器外，将线形离子存储器中的离子束缚在Z方向上；x方向的离子引出电极对保持零电位，y方向的电极对施加一定幅值的射频电场；离子与中性气体发生碰撞而消耗掉自身动能；离子在直流电位和射频电场的共同作用下在线形离子存储器中存储； 在离子弹出阶段，z方向的电极对上施加直流电压且保持不变；X方向上的引出电极对上施加特定參数的脉冲电压，幅度高达几千伏，瞬间形成ー个方向指向X方向上栅网电极的推斥电场，离子在瞬间受到一个高强度、方向指向栅网电极的推斥力；在脉冲电压的作用下，线形离子存储器中束缚的离子通过栅网电极从线形离子存储器中弹出，直接进入飞行时间质量分析器，完成质量分析； 离子进入飞行时间质量分析器后，X方向离子引出电极对迅速回到零电位，线形离子存储器随即开始下一个离子引入一存储ー引出过程，飞行时间质量分析器中的离子分析过程与否不影响线形离子存储器的离子引出、存储过程。
全文摘要
本发明属于质谱分析技术领域，具体为一种线形离子存储器和飞行时间质量分析器串联的质谱仪。本发明的组成包括离子源、离子光学系统、线形离子存储器、飞行时间质量分析器、离子检测器和信号测控与记录系统；其中，线形离子存储器与所述的飞行时间质量分析器直接相连，飞行时间质量分析器的加速电场入口直接与线性离子存储器的引出电极相对；离子引出电极上装载有导电栅网；离子在线形离子存储器中被收集和存储一定时间后，在线形离子存储器的栅网电极上施加的脉冲电压作用下，通过栅网电极逐出，并被后续的离子加速电压引出至飞行时间质量分析器的离子自由飞行区，完成飞行时间质谱分析。本发明的联用仪器性能好、使用方便，克服了现有联用仪器的诸多限制和缺点。
文档编号H01J49/02GK102651301SQ20121016147
公开日2012年8月29日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者丁传凡, 王亮, 陈大舟 申请人:复旦大学