专利名称：离子碰撞反应池及离子传输方法
技术领域：
本发明涉及离子传输，特别涉及离子碰撞反应池及离子传输方法。
背景技术：
三重四极杆串联质谱仪可以进行包括全扫描，选择离子扫描，子离子扫描，母离子扫描，多反应监测扫描MRM等扫描模式，在分析复杂样品排除干扰，分子结构定性两方面具有强大的优势。碰撞反应池的作为离子源和质量分析器之间的桥梁，具有离子裂解，离子选择和离子传输等功能，是三重质谱仪器的关键部件之一，它的性能直接决定了仪器的检测限和多反应分析速度。三重四极质谱仪的发展趋势之一是实现更快的MRM分析速度，这要求离子在碰撞反应池中驻留的时间越短越好。三重四极杆质谱仪在进行串级质谱分析(MS/MS)时，母离子及碎片离子在碰撞池中的停留时间过长会造成多反应监测(MRM)不同通道间的串扰，而且可能会引起母离子与碰撞气之间的化学反应从而影响最终的分析物谱图。由于碰撞反应池中气压较高(一般为mtorr级)，离子在大量的碰撞中损失了向前飞行的动能，因此需要较长的时间才能完全通过，有的离子甚至会在很长时间内停留在碰撞反应池中(相当于离子阱的储存功能)。如果出现上述问题，那么前一次分析的离子将干扰下一次的分析，造成串扰。除此外，离子碰撞后，会导致运动方向改变，偏离离子传输效率最高的中心传输区域，导致离子传输效率降低，进而造成检测灵敏度降低。除了离子以外，从大气压离子源进入真空系统的还有大量中性粒子，这些粒子如果直接达到检测器，将造成很严重的背景噪声，不同采用都采用了不同的技术手段规避中性离子的影响。常用的碰撞反应池结构通常有以下几类:⑴四极杆或者多极杆结构；⑵片状电极组结构。比如Agilent使用的六极杆结构，AB公司使用的是四极杆结构，Waters使用的片状电极组结构。目前减小离子在碰撞池中的停留时间多采用碰撞池轴向加速技术，此类技术在碰撞池轴线方向施加一个梯度电场，使得离子在轴线方向获得加速度，从而加速飞出碰撞池。轴线梯度场的施加一般通过倾斜放置的加载静电压及射频电压的多极杆来实现，或者使用加载脉冲电压及射频电压的环状电极来实现。这两种方法对于电极的安装及脉冲电压电路的设计有很高的要求。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种离子停留时间短、串扰低、传输效率高、结构简单、聚焦性能好、具有质量选择功能的离子碰撞反应池。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:尚子碰撞反应池，所述尚子碰撞反应池包括:
平板电极，所述平板电极的数量为大于或等于4的偶数，所述平板电极相对设置，围成一个中空的区域；电源，所述电源用于在所述平板电极上施加射频电压及直流电压。根据上述的离子碰撞反应池，优选地，所述平板电极呈对称分布。根据上述的离子碰撞反应池，可选地，相对的平板电极平行设置。根据上述的离子碰撞反应池，优选地，所述平板电极倾斜设置，围成的中空区域的一端的横截面面积大于另一端。根据上述的离子碰撞反应池，优选地，所述中空的区域为正棱台状。根据上述的离子碰撞反应池，优选地，所述平板电极是矩形或梯形。根据上述的离子碰撞反应池，优选地，所述中空的区域的横截面积较小的一端为离子进口端，横截面积较大的一端为离子出口端。本发明的目的在于提供一种离子停留时间短、串扰低、传输效率高、聚焦性能好、具有质量选择功能的离子传输方法，该发明目的是通过以下技术方案实现的:离子传输方法，所述离子传输方法包括以下步骤:(Al)提供离子碰撞反应池，所述碰撞反应池包括数量为大于或等于4的偶数的平板电极，所述平板电极相对设置，围成一个中空的区域；(A2)在所述平板电极上施加射频电压和直流电压；离子沿着所述中空的区域的轴线前进，在前进中聚焦、加速。根据上述的离子传输方法，可选地，所述平板电极倾斜设置，或者相对的电极平行设置。根据上述的离子传输方法，可选地，所述平板电极是矩形或梯形。与现有技术相比，本发明具有的有益效果为:1、离子在轴向电场的作用下加速，加快离子通过碰撞反应池的速度；2、离子在径向聚焦，提升离子在碰撞反应池中的传输效率，优于多级杆；3、离子稳定区域较多级杆稳定区域体积大，离子传输通量显著高于传统采用多极杆的碰撞反应池；4、具有质量选择模式功能；5、易于制造和装配，此结构中的电极片由平板加工而成，加工和装配都较多极杆简单。
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是:这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中:图1是根据本发明实施例1的离子碰撞池的结构简图；图2是根据本发明实施例2的电感耦合等离子体质谱仪的结构简3是根据本发明实施例3的三重四级杆质谱仪的结构简图。
具体实施方式
图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。实施例1:图1示意性地给出了本发明实施例的离子碰撞反应池的结构简图，如图1所示，所述离子碰撞反应池包括:平板电极，所述平板电极的数量为大于或等于4的偶数，所述平板电极相对设置，围成一个中空的区域；优选地，所述平板电极沿所述中空的区域的中心轴线对称分布；相对的平板电极平行设置或倾斜设置。当平行设置时，所述平板电极优选为矩形电极，当倾斜设置时，所述平板电极优选为梯形电极。 电源，所述电源用于在所述平板电极上施加射频电压及直流电压。如对于四块平板电极的情况:一组相对电极加载射频电压RF，另一组相对电极加载相位相反、幅度相同的射频电压(-RF)，四个电极上同时还加载同一路直流偏置电压V。频电压用来将离子束缚在轴线附近，直流电压用来形成轴向的加速电压及径向的聚焦电压。本发明的目的在于提供一种离子停留时间短、串扰低、传输效率高、聚焦性能好、具有质量选择功能的离子传输方法，该发明目的是通过以下技术方案实现的:离子传输方法，所述离子传输方法包括以下步骤:(Al)提供离子碰撞反应池，所述碰撞反应池包括数量为大于或等于4的偶数的平板电极，所述平板电极围成一个中空的区域；优选地，所述平板电极沿所述中空的区域的中心轴线对称分布；相对的平板电极平行设置或倾斜设置。当平行设置时，所述平板电极优选为矩形电极，当倾斜设置时，所述平板电极优选为梯形电极。(A2)在所述平板电极上施加射频电压和直流电压；离子沿着所述中空的区域的轴线前进，在前进中聚焦、加速。根据本发明实施例1达到的益处在于:采用平板电极作为碰撞反应池，平板电极上施加RF电压和DC偏置电压，在平板电极中心区域形成稳定场，用于传输离子；形成轴向电势梯度，加快离子的运动速度；这样可以显著的减少离子在碰撞池内的停留时间，从而减少多反应监测(MRM)不同通道间的串扰，另外这种平板电极结构可以产生径向的聚焦电场，可以提升离子传输效率；离子稳定体积大，离子传输通量显著。实施例2:根据本发明实施例1的离子碰撞反应池在电感耦合等离子体质谱仪中的应用例。图2示意性地给出了本发明实施例的电感耦合等离子体质谱仪的结构简图，如图2所示,所述质谱仪包括:包括离子源、离子传输装置、碰撞反应池和四极质量分析器。离子源为电感耦合等离子源，传输装置为六极传输杆，碰撞池为平板电极碰撞反应池，质量分析器为四极杆质量分析器。平板电极碰撞反应池由四块梯形平板组合而成，四块梯形平板电极相对碰撞池轴线倾斜放置，相对的电极对称分布，形成一端入口小，另一端出口大的传输装置，内部呈正棱台状。一组相对电极加载射频电压RF(Vrf)和直流电压DC(VO)，另一组相对电极加载相位相反、幅度一致的射频电压(-Vrf)和直流电压DC(Vl)，四个电极上同时还加载同一路直流偏置电压V。电极上的射频电压用来将离子束缚在轴线附近，直流电压用来形成轴向的加速电压及径向的聚焦电压。对电极上的RF/DC进行扫描，保持RF/DC的比值恒定，可以选择特定质量数的离子通过碰撞反应池，而其他离子因为不在离子稳定区，而撞上平板电极湮灭。实施例3:根据本发明实施例1的离子碰撞反应池在三重四极杆质谱仪中的应用例。图3示意性地给出了本发明实施例的三重四极杆质谱仪的结构简图，如图3所示，所述质谱仪包括:电喷雾离子源、离子传输装置、四极杆质量分析器1、碰撞反应池和四极质量分析器2。离子源为电喷雾离子源，传输杆为六极传输杆，碰撞池为平板电极碰撞反应池，质量分析器为均四极杆质量分析器。平板电极碰撞反应池由四块梯形平板组合而成，四块梯形平板电极相对碰撞池轴线倾斜放置，形成一端入口小，另一端出口大的传输装置。一组相对电极加载射频电压RF，另一组相对电极加载相位相反、幅度相同的射频电压(-RF)，四个电极上同时还加载同一路直流偏置电压V。电极上的射频电压用来将离子束缚在轴线附近，直流电压用来形成轴向的加速电压及径向的聚焦电压。碰撞池实现离子的传输和离子碰撞功能，不具备离子选择功能。上述实施例中仅是示例性地给出了电极是4个的情况，所述电极当然还可以是6个、8个等偶数个。
具体实施方式
对于本领域的技术人员来说，是容易预料到的。
权利要求
1.离子碰撞反应池，其特征在于:所述离子碰撞反应池包括: 平板电极，所述平板电极的数量为大于或等于4的偶数，所述平板电极相对设置，围成一个中空的区域； 电源，所述电源用于在所述平板电极上施加射频电压及直流电压。
2.根据权利要求1所述的离子碰撞反应池，其特征在于:所述平板电极呈对称分布。
3.根据权利要求1所述的离子碰撞反应池，其特征在于:相对的平板电极平行设置。
4.根据权利要求1所述的离子碰撞反应池，其特征在于:所述平板电极倾斜设置，围成的中空区域的一端的横截面面积大于另一端。
5.根据权利要求4所述的离子碰撞反应池，其特征在于:所述中空的区域为正棱台状。
6.根据权利要求1所述的离子碰撞反应池，其特征在于:所述平板电极是矩形或梯形。
7.根据权利要求1所述的离子碰撞反应池，其特征在于:所述中空的区域的横截面积较小的一端为离子进口端，横截面积较大的一端为离子出口端。
8.离子传输方法，所述离子传输方法包括以下步骤: (Al)提供离子碰撞反应池，所述碰撞反应池包括数量为大于或等于4的偶数的平板电极，所述平板电极相对设置，围成一个中空的区域； (A2)在所述平板电极上施加射频电压和直流电压； 离子沿着所述中空的区域的轴线前进，在前进中聚焦、加速。
9.根据权利要求8所述的离子传输方法，其特征在于:所述平板电极倾斜设置，或者相对的电极平行设置。
10.根据权利要求8所述的离子传输方法，其特征在于:所述平板电极是矩形或梯形。
全文摘要
本发明提供了离子碰撞反应池，所述离子碰撞反应池包括平板电极，所述平板电极的数量为大于或等于4的偶数，所述平板电极围成一个中空的区域；电源，所述电源用于在所述平板电极上施加射频电压及直流电压。本发明具有离子停留时间短、串扰低、传输效率高、结构简单、聚焦性能好、具有质量选择功能等优点。
文档编号H01J49/42GK103151236SQ20121059859
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者刘立鹏, 郑毅, 梁炎, 李纲 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司