具有提取透镜装置的质谱仪接口的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有提取透镜装置的质谱仪接口。


背景技术：

2.在质谱技术发展的过程中，离子源与质量分析器之间的接口设计部分，一直是影响质谱整体性能的核心、关键技术之一。目前，被广泛使用的高温离子源-等离子体质谱广泛使用双锥(采样锥和截取锥)压降式接口设计，通过采样锥锥孔和截取锥锥孔的两次降压，使得质谱能够使用更大的采样锥孔(1mm左右)，可以在分析含有高盐分、高基体的样品时，减少采样锥锥孔的沉积和堵塞情况的发生。并且双锥接口设计中的采样锥锥孔边界层比其横截面面积小，从而实现了穿过采样锥锥孔的等离子体组成，与等离子体离子源基本相同。截取锥，放置在采样锥后面形成的膨胀区域中，实现了截取锥锥孔提取了离子源中心束进入之后的质谱仪高真空区的离子光学器件中。但双锥设计也是一直被视为需要进一步改进的质谱重点领域之一。等离子体中心束在经过截取锥锥后，离子传输效率会受到截取锥后形成了真空碰撞区域和随之产生的扩散空间电荷效应的限制。在截取锥的后侧内表面形成带有电子鞘层的电荷分离区，在离子束的高速移动中其内部电子会扩散而出，在离子束轴上留下了净正电荷，从而产生了空间电荷效应，直接导致离子束中的正离子高度散焦，其中低质量离子出现明显的质量偏差，灵敏度差异化明显，而且样品基体带来的基体效应特别明显。
3.目前为解决上述问题，国外仪器生产厂商也在不断的对质谱双锥接口的进行改进和优化，技术各有千秋。比如，有一国外厂商质谱采用了在截取锥上安装带有开小孔的嵌片设计，嵌片安装于截取锥锥孔后，嵌片中心具有圆孔与截取锥锥孔的中心通道同轴，在这一带有嵌片的截取锥后具有一个中心具有通孔的锥形套筒，通过在套筒上引入负电压形成电场，将正离子引入通过提取透镜后进入质谱的高真空区域，其嵌片中心通孔具有不同厚度的设计，可以直接影响离子的提取和传输，提高仪器灵敏度，
4.比如，另一家国外厂商，采用了在接口后增加安装一个新的接口，一般也称为“三锥接口”，增加的新的接口被称为“超截取锥”，通过两个截取锥之间形成的多一级的降低压力，多一级进行离子提取，超截取锥锥角度更小，有效减小了截取锥后的离子发散，减小了基体对质谱的影响。在超截取锥后，安装有可以设置负电压的提取透镜或者是不采用提取透镜直接是偏转透镜的设计。
5.以上两种方式都可以实现有效的抑制截取锥后离子束发散，从而提高灵敏度和减少样品基体对信号的漂移的影响等，但由于嵌片或者超截取锥都是固定在截取锥上，现行的电感耦合等离子体质谱的接口和提取透镜，其第三锥或者嵌片，无法进行正或负的电压加载，只有接地一种工作模式，无法适应在不同的离子源条件下都具有最佳工作条件。同时，上述两种方式对生产工艺、材料提供了更高的要求和生产成本要求。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种具有提取透镜装置的质谱仪接口，为解决接口区域中的空间电荷效应并改善离子传输，一个更有效方法是减少通过截取锥锥孔后进入之后高真空区域的质谱光学器件的离子束流，并可以根据离子源工作状态实现控制调整正离子束的加速度。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.一种具有提取透镜装置的质谱仪接口，其特征在于：承载件内依次设置采样锥、截取锥、一级提取透镜及二级提取透镜；
9.所述采样锥的圆心处贯通设置第一通孔，所述截取锥的圆形处贯通设置第二通孔，所述一级提取透镜的前端设置桶状的通道，所述二级提取透镜的前端设置第三通孔；
10.所述一级提取透镜的所述通道伸入所述截取锥的内侧斜面区域内，所述截取锥与所述一级提取透镜之间设有间隙，并不导电，所述一级提取透镜及所述二级提取透镜固定于所述承载件上，所述一级提取透镜与所述二级提取透镜的固定处设有绝缘材料，所述承载件通过探针与电源电连接，所述承载件通过所述探针向所述一级提取透镜施加正电压、零或负电压，所述承载件通过所述探针向所述二级提取透镜施加负电压，供控制离子束的加速度。
11.所述的具有提取透镜装置的质谱仪接口，其中：所述第一通孔的直径大于所述第二通孔的直径，所述一级提取透镜的内径大于所述第一通孔的直径。
12.所述的具有提取透镜装置的质谱仪接口，其中：所述通道的尾部设有支架，所述支架呈镂空，所述支架供固定及导电，所述通道的内径小于所述第三通孔的直径，所述通道能够调节长度。
13.本实用新型的有益效果：前端为通道型的一级提取透镜和通孔型的二级提取透镜组合的设计加快了对正离子的有效提取的同时，减少了中性粒子、二次电离正离子进入高真空区，改善了信背比。
14.一级提取透镜的中心通道设计，深入截取锥后的真空膨胀区，抑制了截取锥后的离子束发散，进一步提高灵敏度。
15.针对高盐分、有机质等不同的样品类型，一级提取透镜可其通道的内径和长度可以根据需要进行选择和更换，有效抑制信号漂移。
16.一级提取透镜和二级提取透镜组合，一级提取透镜电压设置更为灵活，可以根据需要采用负、零或正电压，从而获得更低的背景以及更高的灵敏度。
附图说明
17.图1为具有提取透镜装置的质谱仪接口的结构图。
18.图2为具有提取透镜装置的质谱仪接口的截取锥的结构图。
19.图3为具有提取透镜装置的质谱仪接口的一级提取透镜的结构图。
20.图4为具有提取透镜装置的质谱仪接口的二级提取透镜的结构图。
21.附图标记说明；1-采样锥；2-截取锥；3-一级提取透镜；4-二级提取透镜；5
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第一通孔；6-第二通孔；7-通道；8-第三通孔。
具体实施方式
22.如图1至图4所示，本实用新型是一种具有提取透镜装置的质谱仪接口，在承载件(图中未示)内依次设置采样锥1、截取锥2、一级提取透镜3及二级提取透镜4。
23.所述采样锥1的圆心处贯通设置第一通孔5，所述截取锥2的圆形处贯通设置第二通孔6，所述第一通孔5的直径大于所述第二通孔6的直径，所述一级提取透镜3的前端设置桶状的通道7，所述通道7的尾部设有支架，所述支架呈镂空，所述支架供固定及导电，所述一级提取透镜3的内径大于所述第一通孔5 的直径，所述二级提取透镜4的前端设置第三通孔8，所述通道7的内径小于所述第三通孔8的直径，所述通道7的能够调节长度。
24.所述一级提取透镜3的所述通道7伸入所述截取锥2的内侧斜面区域内，所述截取锥2与所述一级提取透镜3之间设有间隙，并不导电，所述一级提取透镜3及所述二级提取透镜4固定于所述承载件上，所述一级提取透镜3与所述二级提取透镜4的固定处设有绝缘材料，所述承载件通过探针(图中未示) 与电源电连接，所述承载件通过所述探针向所述一级提取透镜3的施加正电压、零或负电压，所述承载件通过所述探针向所述二级提取透镜4的施加负电压，供控制离子束的加速度。
25.实施例中，离子束通过第一通孔5及第二通孔6进入截取锥2与一级提取透镜3之间的间隙中，通道7重新截取离子束，去除已在所述截取锥2后面再次膨胀的中性物质，并减少进入质谱仪的气体负荷，从而改善离子气体比，减少轻质量数离子灵敏度损失和样品基体造成的基体效应的信号漂移，一级提取透镜3的施加正电压、零或负电压，二级提取透镜4的施加负电压，实现了对离子束的加速度的控制，减少了高速氩离子造成溅射，从而抑制了溅射造成的锥体和透镜材料中的主要成分元素、以及造成表面污染的易电离元素的本底值升高的现象。
26.本实用新型的优点：前端为通道型的一级提取透镜和通孔型的二级提取透镜组合的设计加快了对正离子的有效提取的同时，减少了中性粒子、二次电离正离子进入高真空区，改善了信背比。
27.一级提取透镜的中心通道设计，深入截取锥后的真空膨胀区，抑制了截取锥后的离子束发散，进一步提高灵敏度。
28.针对高盐分、有机质等不同的样品类型，一级提取透镜可其通道的内径和长度可以根据需要进行选择和更换，有效抑制信号漂移。
29.一级提取透镜和二级提取透镜组合，一级提取透镜电压设置更为灵活，可以根据需要采用负、零或正电压，从而获得更低的背景以及更高的灵敏度。
30.以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。