一种一体式质谱四极杆

1.本发明属于质谱分析技术领域，更具体地涉及一种一体式质谱四级杆。


背景技术：

2.四极杆联用icp-ms是一种非常成熟的常规痕量分析仪器。其中，四极杆是一种连续的质量过滤器，它由两对平行的电极杆组成，通过直流电场和交流电场的交互作用将质荷比不同的粒子分开。作为四极杆的主要配件配件，电极杆的加工和装配精度直接影响四极杆质谱仪的精度和各项性能指标。
3.目前，四极杆的加工方法一般是先加工出四个高精度的电极杆和陶瓷环，再人工将加工成具有双曲面或圆形的四个电极杆和陶瓷环按照一定的场半径通过螺栓结构组装成完整的四极杆。为保证四极杆的功能，现有四极杆精度要求高，难以实现机械化批量生产，生产成本高。


技术实现要素：

4.根据本公开的实施例，提供了一种一体式质谱四极杆。
5.该一体式质谱四极杆包括：四个电极杆平行设置，绕中心线轴线旋转对称分布；多个固定部，在电极杆的延伸方向的规定位置，对四个所述电极杆进行支承；所述电极杆与所述固定部一体成型，所述电极杆包括：芯材和涂敷在表面上的导电层；所述固定部表面涂敷有绝缘层。
6.进一步的，所述电极杆内侧轮廓形状为单曲线形、圆形、椭圆形、半圆形或半椭圆形的任一者，且电极杆端部设有用于与导电片连接，作为电连接部的通孔。
7.进一步的，所述芯材由含有光固化树脂、聚酰亚胺、尼龙粉末、聚碳酸酯的高分子聚合物和含有氧化铝和氧化锆的陶瓷化合物组成。
8.进一步的，所述导电层，包括：所述导电层的材料包括选自金、银、铜、镍的单金属和/或其他电导率高和稳定性好的金属和合金材料；所述导电层的光滑度等于或低于ra 0.3，且导电层的厚度不超过10微米。
9.进一步的，在所述固定部的表面设置有绝缘层，且所述绝缘层由绝缘材料制成。
10.进一步的，所述固定部的内周面设置于所述4个电极杆所布置的周向排列的外侧，在所述固定部内周面与各电极杆的外侧面对置处，与各电极杆连接成一体。
11.进一步的，所述涂敷包括：真空镀层、电镀、化学镀层、气相沉积、热喷涂以及等离子聚合镀层技术。
12.进一步的，所述芯材和所述固定部通过3d打印方式一体成型制成。
13.该技术方案，通过四极杆的一体制造，降低了四极杆拼装和生产中产生的误差，进而保证应用本发明中四极杆的质谱仪以高精度筛选预定质荷比区间的离子。
14.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理
解。
附图说明
15.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
16.图1示出了本发明的实施例提供的一种一体式质谱四极杆的结构示意图；
17.图2示出了本发明的实施例提供的一种一体式质谱四极杆的正视示意图。
具体实施方式
18.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
19.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a 和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
20.本发明公开的质谱四极杆有一体制造的芯材，和涂敷在芯材电极杆的导电层和固定部的绝缘层。通过四极杆的一体制造，降低了四极杆拼装和生产中产生的误差，进而保证应用本发明中四极杆的质谱仪以高精度筛选预定质荷比区间的离子。
21.下面，参照附图1和附图2对用于本发明的实施方式进行说明。但是，在没有特别记载的情形下，实施方式中记载的构成零件的尺寸、材质、形状以及其相对配置等并不构成对本发明范围的限定。
22.[结构配置]
[0023]
图1和图2描述了本发明的实施例提供的一体式质谱四极杆，包括电极杆1和固定部2，电极杆1与固定部2为一体成型制造。
[0024]
根据本发明的实施例提供的一体式质谱四极杆，包括四个电极杆1平行设置，绕中心线轴线旋转对称分布，由此形成各电极杆1与中心线轴线平行，绕中心线轴线相隔90度设置，且各电极杆1的截面对称轴指向中心线轴线的结构。在本实施例中对于四个电极杆1，在电极杆1的延伸方向的规定位置设置两个固定部2，对四个电极杆1进行支承。固定部2的内周面设置于4个电极杆1所布置的周向排列的外侧，在固定部2内周面与各电极杆1 的外侧面对置处，与各电极杆1连接成一体，通过多个设在电极杆1延伸方向的规定位置的固定部2保持四个电极杆1的相对配置。固定部2和四个电极杆1的主体是使用相同材料一体成型的，在四个电极杆1间的缝隙处，固定部2形成向外周侧凹陷的避让豁口。
[0025]
电极杆1形状为选自圆柱、柱体或单曲线柱体的任一者，也可以优选为截面内侧轮廓形状为单曲线形、圆形、椭圆形、半圆形或半椭圆形的任一者，尤其优选截面内侧轮廓形成为单曲线形。且表面设有用于与导电片连接固定作为电连接部的通孔5。
[0026]
电极杆1包括：芯材和涂敷在芯材表面上的导电层3，固定部2包括:芯材和涂敷在芯材表面的绝缘层4，电极杆1的芯材与固定部2的芯材部分由一体成型。
[0027]
芯材由光固化树脂、聚酰亚胺、尼龙粉末、聚碳酸酯等高分子聚合物和氧化铝和氧化锆等陶瓷化合物组成，芯材形状为选自圆柱、柱体或单曲线柱体的任一者，也可以优选为截面内侧轮廓形状为单曲线形、圆形、椭圆形、半圆形或半椭圆形的任一者，尤其优选截面内侧轮廓形成为单曲线形。
[0028]
在本实施方式中，在电极杆1涂敷导电层3前，芯材表面会经过超声波清洗，清除残留在芯材表面的多余制作材料。后在低于芯材熔点的80摄氏度下烘干在去除清洗造成的水分残留的同时避免对芯材的烧灼损伤。
[0029]
在本实施方式中，导电层3的材料包括金、银、铜和镍等电导率高、稳定性好的金属和合金材料，导电层3表面的光滑度等于或小于ra 0.3，厚度小于10微米。
[0030]
在本实施方式中，绝缘层4的材料为绝缘材料，优选橡胶。
[0031]
在本实施方式中，电极杆1导电层的涂敷包括：真空镀层、电镀、化学镀层、气相沉积、热喷涂以及等离子聚合。
[0032]
在本实施例中，芯材和固定部2通过3d打印方式一体成型制成。
[0033]
[工作状态]
[0034]
射频电源产生的高频变化的交流电和直流电分别加在两对电极杆1表面的导电层3上，四个电极杆1带有直流电压和叠加的射频电压，相对的一对的电极杆1是等电位的，两对电极杆1之间电位相反，形成一个动态的双曲线电场。同时固定部2对四个电极杆1提供支承，保持其相对位置的固定，进而保障质荷比筛选参数的稳定。质荷比高于或低于预设数值的离子进入动态的双曲线电场时，符合预设质荷比的离子作稳定震荡通过四极杆，到达监测器而被检测，不符合预设质荷比的离子因不稳定震荡离开电场，而无法抵达监测器。
[0035]
根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：
[0036]
在本实施方式中，四极杆包括四个电极杆1相互平行设置，绕中心线轴线旋转对称分布；和多个固定部2，在电极杆1的延伸方向的规定位置，对四个所述电极杆1进行支承，用以产生动态双曲线电场对预设质荷比的离子进行筛选。
[0037]
在本实施方式中，由于固定部2和四个电极杆1的主体是使用相同材料一体成型的，因此使得在四个电极杆1彼此之间的缝隙处，令固定部2形成向外周侧凹陷的避让豁口成为可能。藉此，可以尽可能的减小固定部2所受射频电压的影响，从而减小固定部2的发热。
[0038]
在本实施方式中，电极杆1的内横截面形状，优选单曲面形。单曲面内横截面形状可提供最稳定双曲线电场，进而确保对预设质荷比离子的稳定筛选。
[0039]
在本实施方式中，电极杆1端部设有用于与导电片连接，作为电连接部的通孔5，在通孔内壁与电极杆1一同形成导电层3，通过将连接销插入通孔5对电极杆1通电，连接销使孔内部的导电层3的镀层更容易、均匀，保证了高频变化的交流电和直流电稳定的输出，进而确保对预设质荷比离子的稳定筛选，且保证电极杆1长期使用的稳定性。
[0040]
在本实施方式中，芯材由光固化树脂、聚酰亚胺、尼龙粉末、聚碳酸酯等高分子聚合物和氧化铝和氧化锆等陶瓷化合物组成。上述材料便于使用 3d打印机对四极杆进行一体成型制造。
[0041]
在本实施方式中，导电层3的材料包括选自金、银、铜、镍的单金属和 /或其他电导率高和稳定性好的金属和合金材料，以保证高频变化的交流电和直流电稳定的输出，进而
确保对预设质荷比离子的稳定筛选。
[0042]
在本实施方式中，固定部2表面涂敷有绝缘层4，且绝缘层4由绝缘材料制成，用于隔绝高频变化的交流电和直流电的干扰，避免固定部2和电极杆1芯材过热和表面电压降低，进而保证动态的双曲线电场对预设质荷比离子的筛选。
[0043]
在本实施方式中，电极杆1与固定部2为一体成型制造，降低了在分体制造时，拼装各电极杆1和固定部2所造成的拼接误差和分批制造产生的批次误差。拼接误差和批次误差的降低提高了四极杆精度，进而确保工作状态的四极杆可以精准的筛选符合预设质量/电荷比的离子通过四极杆，并被检测为信号。
[0044]
在本实施方式中，涂敷包括：真空镀层、电镀、化学镀层、气相沉积、热喷涂以及等离子聚合镀层技术，用于获得光滑度等于或低于ra 0.3、厚度不超过10微米的导电层3，以确保在电极杆1延伸方向上电阻分布的均匀，减少高电压带来的过热，并保证高频变化的交流电和直流电稳定的输出，进而确保对预设质荷比离子的稳定筛选。
[0045]
在本实施方式中，一体成型的质谱四极杆可通过3d打印一体成型制造，且在制造时应控制模型摆放的角度以使四个电极杆1垂直于打印平台，避免在电极杆1表面产生支撑点，进而破坏电极杆1的形状。
[0046]
本发明四极杆的制作过程降低了生产成本和加工难度，进而提高了生产效率。
[0047]
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0048]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0049]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。