串联质谱的轴向加速碰撞池的制作方法

本技术属于质谱分析，具体涉及一种串联质谱的轴向加速碰撞池。

背景技术：

1、串联质谱中碰撞池是用作母离子碰撞反应的场所，通过分析碰撞反应后生成的子离子的信息，可得到母离子的定性及定量信息。碰撞反应需要通入碰撞气，一般工作气压在mtorr量级，另外需要考虑碰撞池内离子的串扰问题。基于上面两个问题，现有的碰撞池技术一般需要引入射频电场约束离子在碰撞池内的径向运动，即碰撞冷却聚焦，降低离子的径向动能；引入轴向直流加速电场提高离子轴向动能，降低离子通过碰撞池的时间。

2、碰撞池内，通入碰撞气后气压提高，一般来说直流电场难以约束离子，离子运动的平均自由程较短，易碰撞湮灭。因此，现有的碰撞池技术几乎都是采用射频电场的方式约束离子，比如多极杆碰撞池、电极环碰撞池等。有文献表明，碰撞池内的一定低压环境可提高离子的碰撞冷却效果，碰撞池内的离子径向方向上动能大大降低，同时轴向方向上动能也一定程度上会减小。在串联质谱进行多反应监测（mrm）工作模式时，轴向方向上离子的动能会影响离子通过碰撞池的时间，导致相邻通道存在一定程度的串扰，因此现有的串联质谱基本都关注了碰撞池的轴向加速技术。

3、现有的轴向加速技术通过施加静电压在碰撞池轴向方向上产生一个梯度电场。比如，ab sciex公司的linac技术，通过使用特殊结构的电极杆、电极杆倾斜安装或者增加辅助杆等方式构建轴向直流加速电场；加拿大公司ionics公司通过碰撞池屏蔽罩上的静电压和倾斜多极杆上的静电压叠加在轴线上形成电势梯度；agilent等构建了弯曲的碰撞池。以上已经商业化的碰撞池设计均采用的是均匀的直流加速电场，关注的是降低离子通过碰撞池的时间，并没有过多关注灵敏度的提高。

4、然而，碰撞池内存在一个问题，离子在碰撞池内与碰撞气碰撞实现冷却，必须以一定的速度前进，为了降低通过时间，需要提供一个轴向加速电场，但是，当离子通过碰撞得到充分冷却后离子束聚集于碰撞池中心线附近时，仍然强制给予离子束一个相同大小的加速电场，可能会导致离子束再次发散，具有径向方向的速度分量，即可能导致离开碰撞池的离子数减少。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的离子通过量少的问题，本实用新型设计的目的在于提供一种串联质谱的轴向加速碰撞池，在保证离子通过时间的同时确保离子通过的数量。

2、本实用新型通过以下技术方案加以实现：

3、串联质谱的轴向加速碰撞池，包括：

4、绝缘外腔：绝缘外腔围成一个相对封闭的空间，绝缘外腔的前端设有入口电极，所述入口电极设有碰撞池入口，所述绝缘外腔的后端设置有出口电极，所述出口电极上设有碰撞池出口；

5、碰撞气入口：用于碰撞反应气的输入，该碰撞气入口设置在绝缘外腔上或者入口电极上或者出口电极上；

6、轴向直流加速电场：沿着碰撞池的轴向方向设置，轴向直流加速场非均匀变化，对于正离子，轴向加速场场强变小，对于负离子，轴向加速场场强变大；

7、电源模块：用于给轴向直流加速电场提供直流电压和提供离子径向运动约束的射频电压。

8、进一步地，轴向直流加速电场由始位平板电极、末位平板电极及设置在始位平板电极和末位平板电极之间的多个中间带孔的金属平板电极组成。

9、进一步地，相邻金属平板电极之间通过绝缘材质的垫片隔开，且相邻金属平板电极之间的间距相等。

10、进一步地，始位平板电极、末位平板电极各施加一个直流电压使得整个碰撞池具有轴向加速电势差，中间电极间通过电阻进行分压或单独给每个电极施加直流电压，且相邻金属平板电极间的电势差不同。

11、进一步地，射频电压分为正极性rf+和负极性rf-,相邻平板电极施加极性相反的射频电压。

12、进一步地，轴向直流加速电场也可由始位杆电极、末位杆电极或者n个分区电极板组成，n取值大于2，同一个区域内的平板电极的端点电压值均匀降低，相邻区域间场强降低。

13、进一步地，轴向直流加速电场由分段四极杆电极组成，正负极性射频电压分别施加到多极杆的相邻极杆，直流电压施加到多极杆的每个极杆，每组极杆施加不同的直流电压。

14、本发明针对串联质谱的核心器件——碰撞池，提出了一种新型的碰撞池，该碰撞池区别于传统碰撞池轴向加速电场的构建，传统的碰撞池采用均匀的轴向加速直流电场引导离子快速通过碰撞池，降低mrm通道的串扰率，而该类碰撞池很少关注离子的传输效率问题，单一的加速电场易导致离子碰撞冷却聚焦后再发散，从而影响仪器灵敏度。本实用新型的碰撞池构建了非均匀的轴向加速直流电场，沿着碰撞池的轴向方向上，离子动能逐渐降低，加速电场场强逐渐降低，即整个轴向方向上离子被施加的电场和本身的动能匹配，不易导致离子汇聚后再发散，因此离子传输效率相对提高。另一方面，由于非均匀轴向加速场的电势差与传统的碰撞池一样，故不会影响离子通过碰撞池的时间，可以同时保持较低的通道串扰率。

技术特征：

1.串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于，该轴向加速碰撞池（1）包括：

2.如权利要求1所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于轴向直流加速电场由始位平板电极（8）、末位平板电极（9）及设置在始位平板电极（8）和末位平板电极（9）之间的多个中间带孔的金属平板电极（10）组成。

3.如权利要求2所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于相邻金属平板电极（10）之间通过绝缘材质的垫片隔开，且相邻金属平板电极（10）之间的间距相等。

4.如权利要求2所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于始位平板电极（8）、末位平板电极（9）各施加一个直流电压使得整个碰撞池具有轴向加速电势差，中间电极间通过电阻进行分压或单独给每个电极施加直流电压，且相邻金属平板电极（10）间的电势差不同，沿碰撞池轴向方向呈现非均匀变化的加速电场。

5.如权利要求1所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于射频电压分为正极性rf+和负极性rf-,相邻平板电极施加极性相反的射频电压。

6.如权利要求1所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于轴向直流加速电场由始位杆电极（11）、末位杆电极（12）或者n个分区电极板组成，n取值大于2，同一个区域内的平板电极的端点电压值均匀降低，相邻区域间场强降低。

7.如权利要求1所述的串联质谱的轴向加速碰撞池，其特征在于轴向直流加速电场由分段四极杆电极组成，正负极性射频电压分别施加到多极杆的相邻极杆，直流电压施加到多极杆的每个极杆，每组极杆施加不同的直流电压。

技术总结
本技术串联质谱的轴向加速碰撞池，包括绝缘外腔、碰撞气入口、轴向直流加速电场及电源模块，绝缘外腔的前端设有入口电极，后端设有出口电极；碰撞气入口设置在绝缘外腔或入口电极或出口电极上；轴向直流加速电场沿着碰撞池的轴向方向设置，且非均匀变化，其场强线性变小；电源模块提供直流电压及射频电压。本技术的碰撞池构建了非均匀的轴向加速直流电场，沿着碰撞池的轴向方向上，离子动能逐渐降低，加速电场场强逐渐降低，即整个轴向方向上离子被施加的电场和本身的动能匹配，确保离子传输效率相对提高。另一方面，由于非均匀轴向加速场的电势差与传统的碰撞池一样，故不会影响离子通过碰撞池的时间，保持较低的通道串扰率。

技术研发人员：华道柱,王涛,方奕彪,张立琛,吉海泉
受保护的技术使用者：谱视科技（杭州）有限公司
技术研发日：20221013
技术公布日：2024/1/12