适于质谱仪的激光光路系统的制作方法

本实用新型涉及质谱仪，尤其是涉及一种适于质谱仪的激光光路系统。

背景技术：

在基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪（即maldi-tof-ms，以下简称质谱仪）中需要用激光器发射脉冲激光轰击样品靶。

传统的激光系统方案是采用气体激光器产生的脉冲激光轰击样品激发出离子，气体激光器的特性是激光冲脉的脉宽为3-5ns，频率最大到60hz，寿命只有几千万次脉冲，不能满足1ns窄脉冲宽度和0-2.5khz频率的技术要求。

为解决上述问题，部分厂家用固体激光器搭配光纤代替传统的气体激光器。然而，固体激光器发出的光为不均匀的椭圆高斯光束，导致从多模光纤出来的光束也分布不均匀（如图1所示），还容易出现圆环状、螺旋状等不对称的光斑；同时，由于激光的单色性较好，进而导致光斑上有明显的干涉斑点，不对称光斑和干涉斑点的共同作用使得样品受到不均匀的激发，激发出来的离子数量少且不稳定，杂散离子较多，影响质谱仪的谱图，进一步影响样品鉴定结果的准确性。因而，如何设计一种基于保证光斑强度和均匀性的激光光路系统是厂家急需解决的重要问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种适于质谱仪的激光光路系统，通过至少两个可以叠加重合的光斑，提高了光斑重合部位的强度和均匀性，提高了样品的激发解离效果。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述的适于质谱仪的激光光路系统，包括

离子源，具有一离子源内腔、至少两个与所述离子源内腔连通的激光腔室和设置在离子源内腔底部的离子源底座，至少两个所述激光腔室的倾斜角度一致；

激光组件，具有一激光器和至少两个与所述激光器连接的光路调节器，且每个所述激光腔室的进口处设置有一个光路调节器，激光器为固体激光器；以及

透光组件，具有至少两个倾斜设置在所述离子源底座上的透镜，且每个透镜与其中一个所述激光腔同轴线；

其中，所述激光器发出的至少两束激光均经光路调节器、激光腔和所述透镜后照射在下方的样品靶板的聚焦位置，且至少两束激光在样品靶板上部分重合。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，所述激光组件还包括与所述激光器连接的光纤分支器，所述光纤分支器上连接有至少两束光纤，每束所述光纤插装在其中一个光路调节器上。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，所述光纤绕设在光纤定位座上。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，所述光纤设置在光纤振动机构上。

在本实用新型的更优选实施方式中，所述光纤为多模光纤。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，所述离子源底座内设置有至少两个内径逐渐内收的激光收缩腔，每个所述激光收缩腔上均设置有一个具有激光透射腔的安装座，所述激光透射腔的中心线与激光收缩腔的中心线重合。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，每个所述安装座的上部均倾斜设置有一个所述透镜，透镜与所述激光透射腔同轴；每束激光光束经所述激光腔室、透镜、激光透射腔和所述激光收缩腔后射在样品靶板的聚焦位置。

在本实用新型的优选实施方式，所述离子源底座的底板上开设有至少两个与所述激光收缩腔一一对应的通孔。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，与聚焦位置对应处的样品靶槽的槽壁上设置有一反射镜。

在本实用新型的一个优选实施方式，每个所述光路调节器内插装有一个激光匀化器。

本实用新型优点在于固体激光器通过光纤分支器分成至少两束，至少两束激光光束均可投影在样品靶板的聚焦位置形成光斑，至少两个光斑具有重合叠加部分，重合叠加部分的光斑强度加强，提高了光斑的均匀性，进而有效保证样品靶板上样品的激发解离效果，提高了鉴定结果的可靠性和准确性。

附图说明

图1为现有激光光路系统得到的光斑图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是图2中a部的放大结构示意图。

图4是本实用新型所述离子源的轴测图。

图5是采用本实用新型所述激光光路系统得到的光斑图（激光为两束）。

图6是采用本实用新型所述激光光路系统得到的另一光斑图（激光为三束）。

图7是实施方式二中光纤定位座的结构示意图。

图8是实施方式二中光纤定位座的另一种结构示意图。

图9是实施方式三中光纤振动机构的结构示意图。

图10是实施方式四中反射镜的安装位置图。

图11是图10的轴测图。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图2-4所示，本实用新型所述的适于质谱仪的激光光路系统，包括

离子源，包括壳体1.1，一竖向开设在壳体1.1上的离子源内腔1.2和设置在离子源内腔1.2底部的离子源底座1.3，壳体1.1上具有两个间隔布设的激光腔室1.4（激光腔室1.4的数量可以根据实际需求灵活选择，还可以是三个或四个）；两个激光腔室1.4左右对称布设并均与离子源内腔1.2连通，每个激光腔室1.4均自壳体1.1的上部而向离子源内腔1.2下部倾斜，且两个激光腔室1.4的中心线的夹角小于90°；

激光组件，具有一激光器2.1（为固体激光器2.1）、与激光器2.1连接的光纤分支器2.2，和两个通过光纤（光纤为多模光纤2.4）与光纤分支器2.2连接的光路调节器2.3；每个激光腔室1.4的上口沿安装一个光路调节器2.3，利用光路调节器2.3调节多模光纤2.4的位置，实现激光入射位置的调整，进一步调整每束激光光束的聚焦位置，确保激光光束在样品靶板f的聚焦位置部分重合，保证重合部位的光斑强度，进一步保证样品的激发需求；

透光组件，具有两个倾斜设置在离子源底座1.3上部的透镜3，透镜3位于在离子源内腔1.2且位于激光腔室1.4的下方，每个透镜3的中心线和与其对应的一个激光腔室1.4的中心线重合，确保每束激光光束直线照射在样品靶板f的聚焦位置；

其中，离子源底座1.3的底板上开设有与透镜3一一对应的通孔，确保每束激光光束能够穿过底板照射在样品靶板f上；激光器2.1发出的激光经光纤分支器2.2分成两束，然后分别经多模光纤2.4的另一端射出，经激光腔室1.4、透镜3和通孔后照射在样品靶板f上，两束激光在样品靶板f的聚焦位置部分重合，加强光斑中心区域的强度和均匀性，满足了样品的激发需求。

如图2-3所示，离子源底座1.3内部设置两个内径自上而下逐渐内收的激光收缩腔1.31，两个激光收缩腔1.31左右对称设置；每个激光收缩腔1.31的上部均连通设置有一个具有激光透射腔的安装座1.32，安装座1.32的上部倾斜设置有透镜3，使得两个透镜3左右对称设置，且每个透镜3的中心线均和与其对应的激光透射腔、激光收缩腔1.31的中心线重合，进而保证激光腔室1.4和与其对应的透镜3、激光透射腔和激光收缩腔1.31具有相同的中心线。工作时，由每束多模光纤2.4发出的激光经激光腔室1.4、透镜3、激光透射腔、激光收缩腔1.31和底板上的通孔后照射在样品靶板f上形成光斑，两个光斑部分重合，确保聚焦位置中心区域的光斑强度均匀，提高了样品激发解离效果。

如图2和图4所示，每个光路调节器2.3内插装有一个长方体结构的激光匀化器4，激光匀化器4为长方体结构，将多模光纤2.4发出的激光转化为圆形的均匀光斑，提高了光斑能量的高度均匀性，进一步提高了光斑的质量。

工作时，质谱仪的控制系统发出指令给激光光路系统，激光器2.1收到指令后工作，激光器2.1发出的脉冲光经光纤分支器2.2分成两束，然后分别经多模光纤2.4另一端射出，经激光腔室1.4、透镜3和通孔后照射在离子源底部的样品靶板f上，两束激光在样品靶板f的聚焦位置部分重合，具体如图5所示。同时从图4可知，两个光斑叠加重合，加强了光斑中心区域的强度和均匀性，提高了样品的激发解离效果，从而提高样品的谱图质量。

当然，激光腔室的数量还可以根据情况灵活选择，如可将激光器发出的激光分成三束，对应地，激光匀化器，光路调节器、激光腔室和透镜均为三个，三个光斑在聚焦位置部分重合，确保重合区域的光板强度和均匀性，具体如图6所示。

实施方式二

本实施方式与实施方式一的不同之处在于：本实施方式所述的激光光路系统还包括与多模光纤2.4数量一致的光纤定位座5.1。具体地：如图7所示，光纤定位座5.1上具有多个间隔设置且呈直线型排列的定位凸台5.2，使得多模光纤2.4的某一段依次呈波浪形绕过定位凸台5.2。本实施方式将多模光纤2.4的某一段折弯，改变了多模光纤2.4内激光的传播模式，不仅使从多模光纤2.4输出端口输出的激光光束的空间分布得到改变，改善光斑；还使光在多模光纤2.4中的折射路径变紊乱，提高了光斑的均匀性。

当然实际安装时，定位凸台5.2还可以是两排且呈弧形排列，使光纤的某一段呈弧形折弯；当然还可以在光纤定位座5.1上开设呈螺旋形结构、波浪形结构、圆弧形结构或s形结构的定位槽，使光纤的某一段卡装在定位槽内即可。

实施方式三

本实施方式与实施方式一的不同之处在于：本实施方式所述的激光光路系统还包括光纤振动机构。具体地，如图8所示，光纤振动机构包括振动电机6.1（振动频率在10-1000hz之间，可根据具体的使用情况调整），振动电机6.1的电机轴上设置有振动底板6.2和偏心轮6.3，振动电机6.1转动过程中带动振动底板6.2径向振动。使用时，可将多模光纤2.4的某一段固定在振动底板6.2上，使得多模光纤2.4能够径向抖动，使脉冲光在光纤中扰动，达到光斑匀化目的，进一步提高了每个光斑的均匀性，进一步提高了光斑重合处的强度和均匀性，保证样品的激发解离效果。

实施方式四

本实施方式与实施方式一的不同之处在于：本实施方式所述的激光光路系统还包括反射镜8。具体地：如图9-10所示，在与聚焦位置对应处的样品靶槽7的槽壁上开设有一安装孔，安装孔内设置有一反射镜8。当离子源工作一定时间后，安装组件的底板通常会堆积一定的离子而影响后述电场效果；可将样品靶槽7内的样品靶板f去掉，此时光斑照射在反射镜8上，经反射镜8反射到的底板的下表面，从而将堆积在底板上的离子轰击掉，实现了底板的清洁。

需要强调的是，本实用新型的各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，如实施方式一和实施方式二可以结合，实施方式一、二、三、四可以结合，实施方式二和实施方式三可以结合，实施方式二和实施方式四可以结合，实施方式二、三、四可以结合等，但当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

同时还需要强调的是，上述实施例仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等，这些修改和改进都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因而，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。