一种真空条件下正离子探测器的制作方法

本实用新型属于质谱检测器领域，具体涉及一种真空条件下正离子探测器装置。通过该实用新型可将微弱的离子信号，转变为电流信号并放大，使数据采集卡能够顺利辨别，同时屏蔽外界电信号对于离子检测的干扰。

背景技术：

质谱是一种广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。现代质谱中，离散的离子流信号非常微弱，不能直接被记录形成可测量信号，必须依靠离子探测器的放大及信号转换，才能得到质谱图，因此检测器被称作质谱的“眼睛”，是质谱分析中必不可少的部件。

现代质谱仪的检测器通常分为两类：一类是单点离子收集计数，即将到达检测器某一特定位置的离子按到达的顺序进行记录；另一类称为点阵收集，它具有将所有到达检测器的离子同时记录下来的能力。电子倍增器是目前使用最多的质谱检测器。其形式多样，基本原理是对带电离子产生的次级电子进行放大。电子倍增管分为非连续式和连续式的倍增电极。连续式的电子倍增管是对非连续式的改进，此类电子倍增管的放大效率是离子-次级电子的转换率和倍增电极效率之积，通常这个数值可达10⁷。

本实用新型以连续式电子倍增器作为正离子探测器核心，通过增加固定高压电极和电子接收电极实现离子接收与信号放大，通过增加屏蔽套筒提高探测器的稳定性，底座可以实现三维调节使探测器可以很方便的与不同的质量分析器进行对接。

技术实现要素：

本实用新型涉及一种真空条件下正离子探测器。本装置由电子倍增器、电子接收电极、绝缘电极固定环、静电屏蔽套筒、信号输出接口、高压固定电极和底座组成。该探测器可用于质谱等以气相离子为检测基础的分析仪器，其主要作用是接收微弱的离子信号，将其转变为电流信号并放大，使数据采集卡能够顺利辨别，同时屏蔽外界电信号对于离子检测的干扰，使用环境气压要求低于1×10^-3Pa。该正离子探测器体积小、重量轻、结构简单，固定时三维方向可调，能够方便地与各种离子分析器对接，使用简单方便且离子利用率高。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

该装置由电子倍增器、电子接收电极、静电屏蔽套筒、信号输出接口、高压固定电极和底座构成；电子倍增器前端接收正离子，并将正离子转化为电子，电子经过倍增后由后端圆孔输出；电子接收电极为圆形平板，电子倍增器的后端圆孔与电子接收电极同轴相对间隔设置，电子倍增器的后 端圆孔与电子接收电极均处于静电屏蔽套筒内、被屏蔽套筒包裹；屏蔽套筒壁上连接有SMA接头作为信号输出接口；SMA接头的线芯与电子接收电极相连，SMA接头固定于屏蔽套筒外壁上；屏蔽套筒接地，用于屏蔽外界信号对于离子探测器信号的干扰；片状高压固定电极与电子倍增器前端电连接。

高压固定电极的两端通过螺丝固定于底座上，电子倍增器置于高压固定电极和底座之间，电子倍增器通过高压固定电极固定于底座上。

电子接收电极外套设有绝缘电极固定环，电子接收电极通过绝缘电极固定环固定于静电屏蔽套筒内，并通过环形的绝缘电极固定环间隔。

使用时，将电子倍增器的前端直接与质谱的质量分析器离子的出口相对放置即可。

电子倍增器的前端用于接收正离子，需要加一个负高压，所加电压的值在0～-2000V之间可调，提高施加电压的绝对值，可提高信号放大倍数；电子倍增器后端与电子接收电极间的距离在2～5mm之间可调，距离的调节通过绝缘电极固定环完成。

高压固定电极为一不锈钢弹簧片，与电子倍增器的前端相接触，电极的两端通过两颗螺丝固定于底座；高压固定电极的作用一是固定电子倍增器，二是将高压传导至电子倍增器前端。

屏蔽套筒分为前后两部分：前部分为圆筒状，与电子倍增器固定在一起；后一部分为方形，与电子接收电极固定在一起；屏蔽套筒的前后两个部分通过螺丝固定在一起。

正离子探测器的底座也分为上下两部分，上部分为与电子倍增器和屏蔽套筒连接的塑料材质部分，下部分为导电合金材质部分；上下两底座配合并通过增加垫片可以实现三维调节。

该真空条件下正离子探测器使用环境气压要求低于1×10^-3Pa。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型直接与质谱质量分析器相对放置，离子利用率高，因而可提高仪器灵敏度；

2.本实用新型体积小、重量轻、结构简单，易于仪器的小型化；

3.本实用新型在固定时三维方向可调，能够方便地与各种离子分析器对接，使用简单方便；

4.本实用新型突出的优点是：设计了全包围式的屏蔽套筒，能够充分消除外界电压及电流信号对于离子检测信号的干扰，保证仪器信号基线的平稳。

附图说明

图1真空条件下正离子探测器的结构示意图；

图2真空条件下正离子探测器作为离子阱质谱仪的检测器，得到的10μg/mL的甲基苯丙胺信号；

图3电压与真空条件下正离子探测器信号放大倍数的关系曲线；

图4真空条件下正离子探测器的剖面图。

1-子倍增器、2-电子接收电极、3-绝缘电极固定环、4-静电屏蔽套筒、5-信号输出接口、6-高压固定电极、7-底座上部分、8-底座下部分。

具体实施方式

本实用新型为一种真空条件下正离子探测器，装置的整体结构示意图如图1所示。该装置由电子倍增器1、电子接收电极2、绝缘电极固定环3、静电屏蔽套筒4、信号输出接口5、高压固定电极6和底座(7、8)构成。

电子倍增器1的前端用于接收正离子，需要通过高压固定电极6施加一个负高压，所加电压的值在0～-2000V之间可调。电子倍增器1后端与电子接收电极2之间的距离在2～5mm之间可调，距离的调节通过绝缘电极固定环3完成。

高压固定电极6为一不锈钢弹簧片，与电子倍增器的前端相接触，电极的两端通过两颗螺丝固定于底座；高压固定电极的作用一是固定电子倍增器，二是将高压传导至电子倍增器前端。

屏蔽套筒4分为前后两部分：前部分为圆筒状，与电子倍增器固定在一起；后一部分为方形，与电子接收电极固定在一起。屏蔽套筒的前后两个部分通过螺丝固定在一起，屏蔽套筒的材质为不锈钢或导电合金。

正离子探测器的底座也分为上下两部分，上部分7与电子倍增器和屏蔽套筒连接的部分为塑料材质，下部分8为导电合金材质。上下两底座配合并通过增加垫片可以实现三维调节。

本实用新型在使用时，将电子倍增器的前端直接与质谱的质量分析器离子的出口相对。

一些实例说明本实用新型所述的真空条件下正离子探测器的使用，但不限制于所述的应用范围。

实施例1

图2给出了真空条件下正离子探测器与矩形离子阱质谱联用在正离子模式下测4种毒品所得质谱图。从图中可以看出：浓度均为10ppm的甲基苯丙胺、海洛因、氯胺酮(K粉)和可卡因具有良好的响应。

实施例2

图3给出了真空条件下正离子探测器与矩形离子阱质谱联用，丙酮试剂离子信号强度与倍增电压的关系。从图中可以看出，丙酮试剂离子信号强度与正离子探测器倍增电压之间呈三次函数关系。