一种飞行时间质量分析器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及质谱仪中的质量分析器，尤其涉及一种飞行时间质量分析器。
【背景技术】
[0002]近年来，伴随机械及电子技术的发展，质谱技术取得飞速发展。
[0003]采用飞行时间质量分析器的质谱仪，相比采用四极杆、离子阱等作为质量分析器的质谱仪而言，具有一次脉冲扫描即可实现全谱扫描的特点，可极大节约被分析样品进样量。特别是针对痕量物质而言，更可体现出其巨大优越性，诸如对刑事案件犯罪现场、月壤、星际尘埃等物质而言，样品取得弥足珍贵，如何用最少量样品，实现对样品的快速分析，是科学工作者研究的重点内容之一。近年来，高压脉冲电压性能的提升，促进了采用飞行时间质量分析器的质谱仪取得了快速的发展。
[0004]对于飞行时间质量分析器而言，如何延长飞行时间以及解决飞行过程中的空间和能量的聚焦，是需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种飞行时间质量分析器，以解决如何延长飞行时间以及解决飞行过程中的空间和能量的聚焦问题，提高仪器的质量分辨能力。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种飞行时间质量分析器，包括:
[0008]中空腔体，工作状态下，所述中空腔体的中空区域处于真空无场状态；
[0009]真空维持装置，安装在所述中空腔体的外壁，用于维持所述中空腔体的中空区域处于真空状态；
[0010]第一离子反射器和第二离子反射器，分别与所述中空腔体连接；所述第一离子反射器的靠近与所述中空腔体连接处的端面上设置有供离子束进入第一离子反射器的第一通孔和供离子束离开所述第一离子反射器的第二通孔；所述第二离子反射器的靠近与所述中空腔体连接处的端面上设置有供离子束进入第二离子反射器的第三通孔和供离子束离开所述第二离子反射器的第四通孔；
[0011]第一聚焦偏转透镜组和所述第二聚焦偏转透镜组，安装在所述第一离子反射器与所述中空腔体的连接处；所述第一聚焦偏转透镜组的轴线与预先确定的离子束通过所述第一通孔的轨迹重合，所述第二聚焦偏转透镜组的轴线与预先确定的离子束通过所述第二通孔的轨迹重合；
[0012]第三聚焦偏转透镜组和第四聚焦偏转透镜组，安装在所述第二离子反射器和所述中空腔体的连接处；所述第三聚焦偏转透镜组的轴线与预先确定的离子束通过所述第三通孔的轨迹重合，所述第四聚焦偏转透镜组的轴线与预先确定的离子束通过所述第四通孔的轨迹重合。
[0013]本发明实施例中，采用两个离子反射器，使得离子束经一个离子反射器反射后，再经另一个离子反射器进行反射，有效拓展了离子束在飞行时间质量分析器中的飞行时间，提高了质量分析器的质量分辨能力。另外，为避免离子束因飞行时间增加导致发散，设置有四组聚焦偏转透镜组，保证了离子束在飞行过程中的空间和能量的聚焦。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一个实施例提供的飞行时间质量分析器的结构示意图；
[0015]图2为本发明另一个实施例提供的飞行时间质量分析器的结构示意图；
[0016]图3为本发明实施例提供的离子束反射器三维剖面结构示意图；
[0017]图4为本发明实施例提供的偏转片结构示意图；
[0018]图5为本发明实施例提供的聚焦偏转透镜组三维剖面结构示意图；
[0019]图6为离子在本发明实施例提供的飞行时间质量分析器中的飞行轨迹示意图；
[0020]图7为本发明实施例提供的质谱图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图，对本发明实施例提供的飞行时间质量分析器进行详细说明。
[0022]如图1所示，本发明实施例提供的飞行时间质量分析器至少包括:
[0023]中空腔体(I)、真空维持装置(2)、第一离子反射器(3)、第二离子反射器(4)、第一聚焦偏转透镜组(5)、第二聚焦偏转透镜组￠)、第三聚焦偏转透镜组(7)和第四聚焦偏转透镜组⑶。
[0024]真空维持装置(2)安装在中空腔体(I)的外壁，用于维持中空腔体(I)的中空区域处于真空状态。
[0025]第一离子反射器(3)和第二离子反射器(4)，分别与中空腔体(I)连接；第一离子反射器(3)的靠近与中空腔体(I)连接处的端面上设置有供离子束进入第一离子反射器(3)的第一通孔和供离子束离开所述第一离子反射器(3)的第二通孔；第二离子反射器(4)的靠近与中空腔体(I)连接处的端面上设置有供离子束进入第二离子反射器(4)的第三通孔和供离子束离开第二离子反射器(4)的第四通孔。
[0026]第一聚焦偏转透镜组(5)和第二聚焦偏转透镜组(6)，安装在第一离子反射器(3)与中空腔体(I)的连接处；并且，第三聚焦偏转透镜组(7)和第四聚焦偏转透镜组(8)，安装在第二离子反射器(4)和中空腔体(I)的连接处。
[0027]其中，第一聚焦偏转透镜组(5)用于对通过上述第一通孔的离子束进行聚焦和偏转；第二聚焦偏转透镜组(6)用于对通过上述第二通孔的离子束进行聚焦和偏转；第三聚焦偏转透镜组(7)对通过上述第三通孔的离子束进行聚焦和偏转；第四聚焦偏转透镜组
(8)对通过上述第四通孔的离子束进行聚焦和偏转。
[0028]其中，在工作状态下，中空腔体(I)的中空区域处于真空无场状态，为离子束提供了中空无场飞行环境。
[0029]其中，离子反射器用于对离子束进行反射，增加离子束运动距离。
[0030]其中，聚焦偏转透镜组用于对离子束进行聚焦，并调节离子束的飞行方向。
[0031 ] 本发明实施例中，采用两个离子反射器，使得离子束经一个离子反射器反射后，再经另一个离子反射器进行反射，有效拓展了离子束在飞行时间质量分析器中的飞行时间，提高了质量分析器的质量分辨能力。另外，为避免离子束因飞行时间增加导致发散，设置有四组聚焦偏转透镜组，保证了离子束在飞行过程中的空间和能量的聚焦。
[0032]本发明实施例中，中空腔体⑴的形状可以为筒状，优选的，为圆筒状，应当指出的是，中空腔体(I)的形状也可以为其他形状，本发明对此不作限定。其制作材料可以是不锈钢，应当指出的是，只要是不易变形且不漏气的材料，均可以用于制作中空腔体(I)。
[0033]基于上述任意实施例，其中，真空维持装置(2)至少包括真空栗，具体可以采用现有的任意真空栗产品，例如分子栗。可以在中空腔体(I)上设置通孔，在该通孔上安装真空栗，以通过该通孔抽真空；当然，如果有其他手段抽真空，也可以不在中空腔体上设置用于抽真空的通孔。优选的，真空维持装置(2)还包括真空规，用于显示上述中空区域的内部压强变化。可以在中空腔体(I)上设置通孔，在该通孔上安装真空规，以便真空规通过该通孔测量中空区域的压强并显示；当然，如果有其他检测压强的手段，也可以不设置该通孔。
[0034]基于上述任意实施例，优选的，第一离子反射器(3)和第二离子反射器(4)为二阶无网式反射结构。
[0035]为了保证上述中空区域处于真空无场状态，需要保证上述连接处的密封。一种优选的实现方式是，中空腔体(I)设置有两个密封槽，第一离子反射器(3)和所述第二离子反射器(4)分别与一个密封槽连接。通过密封槽保证上述连接处处于密封状态。
[0036]其中，如果中空腔体(I)的形状为筒状，优选的，两个密封槽分别设置于筒状的中空腔体⑴的两端。
[0037]为了充分提高离子束的飞行时间，希望离子束能够从离子反射器的一端进入后，到达另一端再改变方向。为了检测离子束是否到达了离子反射器的另一端，优选的，本发明实施例中，第一离子反射器(3)和第二离子反射器(4)的远离与中空腔体(I)连接处的一端分别设置有通孔，并在测试状态下分别与离子检测器连接。以通过离子检测器检测离子束是否到达离子反射器的另一端。本发明实施例并不限定采用哪种离子检测器，优选的，采用微通道板离子检测器。
[0038]基于上述任意实施例，安装完毕后需保证:第一聚焦偏转透镜组(5)的轴线与预先确定的离子束通过第一通孔的轨迹重合，第二聚焦偏转透镜组出)的轴线与预先确定的离子束通过第二通孔的轨迹重合；第三聚焦偏转透镜组(7)的轴线与预先确定的离子束通过第三通孔的轨迹重合，第四聚焦偏转透镜组(8)的轴线与预先确定的离子束通过第四通孔的轨迹重合。
[0039]本发明实施例中，优选的，聚焦偏转透镜组安装在对应的离子反射器的靠近与中空腔体(I)连接处的端面的外侧(即靠近中空区域的一侧)。聚焦偏转透镜组也可以安装在对应的离子反射器的靠近与中空腔体(I)连接处的端面的内侧(即远离中空区域的一侧)。
[0040]本发明实施例中，聚焦偏转透镜组可以固定在对应的离子反射器上，也可以固定在中空腔体的内壁上，本发明对此不作限定。
[0041]基于上述任意实施例，优选的，还包括设置有预定数量的通孔的离子束微孔过滤调节器，离子束微孔过滤调节器设置于第一聚焦偏转透镜组(5)处，用于控制通过第一聚焦偏转透镜组(5)的离子束的直径，离子束微孔过滤调节器的各个通孔的孔径不同。
[0042]优选的，离子束微孔过滤调节器由调节板和固件构成，调节板上设置有孔径不同的预定数量的通孔，调节板通过固件固定在第一聚焦偏转透镜组(5)或第一离子反射器
(3)或中空腔体(I)的内壁上。
[0043]基于上述任意实施例，优选的，中空腔体(I)与第一离子反射器(3)的连接处设置有第一电场屏蔽板，第一电场屏蔽板上设置有两个通孔，分别与第一离子反射器(3)的两个通孔对应；中空腔体(I)与第二离子反射器(4)的连接处设置有第二电场屏蔽板，第二电场屏蔽板上设置有两个通孔，分别与第二离子反射器(4)的两个通孔对应，第一电场屏蔽板和第二电场屏蔽板用于使中空区域处于无场状态，屏蔽聚焦偏转透镜组形成的电场向中空区域渗透，避免对离子束在中空区域的运动轨迹产生影响。
[0044]在此基础上，如果聚焦偏转透镜组安装在对应的离子反射器的靠近与中空腔体
(I)连接处