專利名稱：非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所述的非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀與化學(xué)成分分析和分析技術(shù)有關(guān)。 具體地說，涉及一種用包含非對(duì)稱場(chǎng)離子反射電極的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀進(jìn)行離子質(zhì)量 分析的質(zhì)量分析器。
背景技術(shù)：
在所有用于化學(xué)成分分析的科學(xué)儀器中，質(zhì)譜儀器具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確性， 這使得質(zhì)譜儀成為目前應(yīng)用最廣泛的分析技術(shù)之一，被廣泛應(yīng)用在化學(xué)、生命科學(xué)、食品安 全，環(huán)境保護(hù)，醫(yī)療、制藥業(yè)等諸多領(lǐng)域。根據(jù)工作原理等的不同，目前有很多種類的商業(yè)質(zhì) 譜儀器，包括磁質(zhì)譜儀，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，四級(jí)桿質(zhì)譜儀，離子阱質(zhì)譜儀，傅立葉回旋共振質(zhì) 譜儀，軌道離子阱質(zhì)譜儀等。對(duì)新的質(zhì)譜儀器的不斷研發(fā)不僅極大地推動(dòng)了質(zhì)譜技術(shù)的發(fā) 展，也為其它科學(xué)領(lǐng)域作出了重大貢獻(xiàn)。在眾多的質(zhì)譜儀器中，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是目前應(yīng)用較廣泛的一種，它具有質(zhì)量范 圍大、質(zhì)量分辨率高、分析速度快、檢測(cè)靈敏度高、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、對(duì)儀器加工和維護(hù)要求較 低、以及使用方便等特點(diǎn)。根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)的差異，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀又分為直線式和反射式兩種。在反射式飛 行時(shí)間質(zhì)譜儀中，由于應(yīng)用了離子反射場(chǎng)來校正具有相同質(zhì)荷比離子的動(dòng)能差異，因此它 具有更高的質(zhì)量分辨能力，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。圖1給出了一個(gè)傳統(tǒng) 的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)和原理圖。圖1中，包括質(zhì)譜儀的離子源區(qū)11、離子加速 區(qū)電壓電極12、樣品離子13構(gòu)成離子加速區(qū)，樣品離子13在此區(qū)域被加速到一定的動(dòng)能， 樣離子13經(jīng)離子無場(chǎng)飛行區(qū)14 一直飛行直至進(jìn)入離子反射區(qū)15。離子反射區(qū)是由一組離 子反射場(chǎng)電極16所組成。離子在反射區(qū)受到一個(gè)幾乎與離子加速電場(chǎng)相反方向的電場(chǎng)作 用，并減速直至運(yùn)動(dòng)速度為零。然后，這些速度為零的離子又進(jìn)一步被離子反射區(qū)的電場(chǎng)反 向加速，并飛出反射區(qū)重新進(jìn)入離子無場(chǎng)飛行區(qū)14作反向飛行，直至被離子監(jiān)測(cè)器17檢測(cè) 至IJ。很顯然，對(duì)于具有相同質(zhì)荷比的離子束，其初始動(dòng)能，或初始速度較大的離子18在離子 反射區(qū)經(jīng)過減速，重新加速全過程時(shí)，將比初始動(dòng)能小，或初始速度小的離子19在離子反 射區(qū)花更多的時(shí)間。當(dāng)然，動(dòng)能大，速度快的離子在離開離子反射區(qū)后所獲得的速度也仍然 較大，其飛行時(shí)間也會(huì)較短。這樣，動(dòng)能大，也就速度大的離子在無場(chǎng)飛行區(qū)14將比速度慢 的離子花較短的時(shí)間，但在反射區(qū)又比速度慢的離子花較長(zhǎng)的時(shí)間。對(duì)于一臺(tái)設(shè)計(jì)良好的 反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其各部分幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)置，和離子加速和反射電壓的使用，應(yīng)該確 保具有較快速度的離子，和較慢速度的離子在全部飛行過程中，即包括在離子加速區(qū)、無場(chǎng) 飛行區(qū)和離子反射區(qū)所用的總時(shí)間盡可能一樣，即實(shí)現(xiàn)所謂的離子能量聚焦。這樣最終將 可以獲得反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的最大質(zhì)量分辨。 對(duì)于通常的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其所使用的離子反射鏡是由一組具有矩形結(jié) 構(gòu)的電極21所構(gòu)成，如圖2所示。圖2中組成離子反射鏡的幾個(gè)平行電極201、202、203、 204,205和206，當(dāng)他們被加載工作電壓時(shí)，將在離子反射區(qū)22產(chǎn)生近似均勻的電場(chǎng)，此電場(chǎng)可以對(duì)離子23進(jìn)行能量聚焦，以實(shí)現(xiàn)高分辨率的目的。很顯然，對(duì)于一臺(tái)傳統(tǒng)的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，由于其離子反射區(qū)反射電極，或 稱之為離子反射鏡的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。其所產(chǎn)生的電場(chǎng)將近似于均勻電場(chǎng)，使它只能對(duì)粒 子能量進(jìn)行聚焦，但無法對(duì)不同能量的離子進(jìn)行“能量補(bǔ)償”，更加不能對(duì)具有不同運(yùn)動(dòng)方 向的離子進(jìn)行校正。此外，由于傳統(tǒng)離子反射鏡所要求的均勻場(chǎng)分布，使得對(duì)離子反射鏡的 機(jī)械加工和組裝也有很高的要求。最重要的是，有關(guān)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的先進(jìn)關(guān)鍵技 術(shù)及其知識(shí)產(chǎn)權(quán)全都掌握在國(guó)外公司手里，我們國(guó)家基本無法規(guī)模化使用。因此，開發(fā)新的 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，它由四組在四個(gè)方 向上相對(duì)獨(dú)立的離子反射電極所組成，這四組電極上所施加的離子工作電壓可以獨(dú)立調(diào) 節(jié)，使得離子在此離子反射鏡中可以被減速、加速和改變運(yùn)動(dòng)方向，以實(shí)現(xiàn)離子能量聚焦、 能量調(diào)節(jié)和空間聚焦的目的，從而獲得更好的質(zhì)量分辨率和質(zhì)譜儀檢測(cè)效率。
本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，具有 離子加速區(qū)、離子無場(chǎng)飛行區(qū)和幾個(gè)平行電極構(gòu)成的離子反射區(qū)，所述的離子反射區(qū)為非 對(duì)稱離子反射鏡的離子反射電極系統(tǒng)，所述的離子反射鏡是由四組對(duì)立但相鄰的電極所組 成，每組電極均由更小結(jié)構(gòu)的相互平行的電極組合而成，四組電極在四個(gè)方向上相對(duì)獨(dú)立， 由它們圍成離子反射鏡區(qū)，分別在所述的四組電極上施加離子工作電壓，即每組電極上施 加的工作電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)，在離子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)不再是均勻場(chǎng)，而是根據(jù)需要任意 調(diào)節(jié)的電場(chǎng)，將不同能量的離子束聚焦。使用非對(duì)稱的離子反射技術(shù)和裝置取代傳統(tǒng)的離子反射電極系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)離子在此 離子反射鏡中可以被減速、加速和改變運(yùn)動(dòng)方向，以實(shí)現(xiàn)離子能量聚焦、能量調(diào)節(jié)和空間聚 焦。能量聚焦的目的為了提高質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力，能量調(diào)節(jié)是為了更精細(xì)地調(diào)節(jié)離子 能量，以獲得更高的質(zhì)量分辨率；空間聚焦的目的是減少離子在飛行過程中由于速度彌散 所造成的損失，實(shí)現(xiàn)離子高效傳輸，和質(zhì)譜儀的高靈敏度檢測(cè)。本發(fā)明給出的新型非對(duì)稱反 射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，由上述四組電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)不再是均勻場(chǎng)，而是可以根據(jù)需要任 意進(jìn)行電場(chǎng)調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，除了具有傳 統(tǒng)離子反射鏡的離子能量功能外，還可以對(duì)離子的能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)高分辨率 質(zhì)譜分析的目的。第二，除了具有傳統(tǒng)離子反射鏡的離子運(yùn)動(dòng)方向的線性反射功能外，還可 以對(duì)離子的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度質(zhì)譜分析的目的。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的離子反射鏡由四組矩形電極、四組圓弧形、四組橢圓弧 形電極或雙曲面形電極組所構(gòu)成，其中，所述的四組電極相同，或者，四組電極中相鄰電極 不同但相對(duì)電極相同。為降低生產(chǎn)和使用成本，在上述方案基礎(chǔ)上，所述的反射鏡的每一組電極由印刷 線路板加工出的矩形電極板構(gòu)成，四塊電極板圍成離子反射區(qū)，每一塊電極板又被加工成 多個(gè)具有矩形形狀的更小電極，或稱之為導(dǎo)電帶，每一個(gè)導(dǎo)電帶上可以加載不同的工作電 壓，并可以任意獨(dú)立調(diào)節(jié)，它們?cè)陔x子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)。由于采用新 的離子反射電極加工技術(shù)，簡(jiǎn)化反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的制造工藝，降低制造成本，可以較大地降低儀器生產(chǎn)和使用成本。本發(fā)明提供一種所述非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的操作方法保持垂直方向 相對(duì)立的二組電極的工作電壓相同，通過調(diào)節(jié)水平方向的二組相對(duì)立電極的工作電壓，完 成在水平方向離子束聚焦；保持水平方向相對(duì)立的二組電極的工作電壓相同，通過調(diào)節(jié)垂 直方向二組相對(duì)立電極的工作電壓，實(shí)現(xiàn)在垂直方向上的離子束聚焦；通過調(diào)節(jié)水平和垂 直方向電極的工作電壓，實(shí)現(xiàn)離子束在三維空間的聚焦。本發(fā)明的優(yōu)越性在于可以對(duì)離子的能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)高分辨率質(zhì)譜分析；可以對(duì)離子的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度質(zhì)譜分析。


圖1.傳統(tǒng)的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.傳統(tǒng)的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀離子反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3.本發(fā)明非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的離子反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖4，離子在本發(fā)明中的離子反射區(qū)內(nèi)離子運(yùn)動(dòng)情況圖。圖5，本發(fā)明提出的由印刷線路板加工制造離子反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖6，本發(fā)明提出的由四個(gè)圓弧形電極組構(gòu)成的離子反射鏡電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖7，離子在非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中工作原理和過程示意圖。圖中標(biāo)號(hào)圖 1 中11-質(zhì)譜儀的離子源區(qū) 12-離子加速區(qū)電壓電極 13-樣品離子14—離子無場(chǎng)飛行區(qū)15—離子反射區(qū)16-—組離子反射場(chǎng)電極17-離子監(jiān)測(cè)器18-初始速度較大的離子19-初始速度小的離子圖 2 中21- 一組具有矩形結(jié)構(gòu)的電極所構(gòu)成201、202、203、204、205、206—組成離子反射鏡的平行電極22—離子反射區(qū)23—離子束圖 3 中31、32、33、34—離子反射鏡電極35—離子反射鏡區(qū)間311、321、331、341—四組電極上所施加的離子反射鏡工作電壓圖 4 中VI、V2、V3、V4-組成離子反射鏡的四組電極上加載了不同的工作電壓41、42、43為具有不同動(dòng)能的離子束圖 5 中51、52、53、54-由印刷線路板制成的矩形電極板511、512、513、514、515-導(dǎo)電帶55—離子反射區(qū)間圖 6 中
61、62、64、64—四組圓弧形電極65—離子反射區(qū)圖 7 中70—離子源71—離子束72-無場(chǎng)離子飛行區(qū) 73-非對(duì)稱離子反射區(qū)74、75、76、77—電極組741、742、743、744—組成電極74的單個(gè)電極78—離子探測(cè)器
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，具有離子加速區(qū)、離子無場(chǎng)飛行區(qū)和幾個(gè)平行電極構(gòu)成的離子反射區(qū)，所述的離子反射區(qū)為非對(duì)稱離子反射鏡的離子反射電極系 統(tǒng)，所述的離子反射鏡是由四組對(duì)立但相鄰的電極所組成，四組電極在四個(gè)方向上相對(duì)獨(dú) 立，由它們圍成離子反射鏡區(qū)，分別在所述的四組電極上施加離子工作電壓，即每組電極上 施加的工作電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)，在離子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)不再是均勻場(chǎng)，而是根據(jù)需要任 意調(diào)節(jié)的電場(chǎng)，將不同能量的離子束聚焦。如圖3本發(fā)明非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀 的離子反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖所示，由四組離子反射鏡電極31、32、33、34圍成離子反射鏡區(qū)間 35，四組電極上所施加的離子反射鏡工作電壓311、321、331、341可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)。如圖所示，離子反射鏡31、32、33、34主要是由四組對(duì)立但相鄰的電極所組成，在 四個(gè)方向上(這里假定為XI，X2，和Yl，Y2)相對(duì)獨(dú)立，由它們圍成離子反射鏡區(qū)間35。所 述的四組電極上所施加的離子工作電壓311、321、331、341可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，因此，由這四組 電壓在離子反射鏡區(qū)間內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)也不再是均勻場(chǎng)，而是可以根據(jù)需要任意進(jìn)行電場(chǎng) 調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)的目的是為了使得離子在此離子反射鏡中可以被減速，加速和改變運(yùn)動(dòng)方向， 以實(shí)現(xiàn)離子能量聚焦，能量調(diào)節(jié)，和空間聚焦的目的。如圖4離子在本發(fā)明中的離子反射區(qū)內(nèi)離子運(yùn)動(dòng)情況圖所示，組成離子反射鏡的 四組電極上加載了不同的工作電壓VI、V2、V3、V4,使得在離子反射區(qū)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)不再 是平行均勻電場(chǎng)，此電場(chǎng)一方面將可以使離子束41、42、43減速，并再加速飛出離子反射區(qū) 到達(dá)離子探測(cè)器；另一方面，由于電場(chǎng)的分布情況，如V4 > V2，具有較大動(dòng)能的離子束43 經(jīng)過減速和偏轉(zhuǎn)后，由于它將受到更接近于由較高電壓V4形成的較強(qiáng)電場(chǎng)的作用，它將比 遠(yuǎn)離較高電壓V4形成的較強(qiáng)電場(chǎng)的離子束41偏轉(zhuǎn)更大的角度。而能量居中的離子束42 的偏轉(zhuǎn)角度將介于41和43之間。其結(jié)果將導(dǎo)致離子束41、42、43相對(duì)集中，即相當(dāng)于將不 同能量的離子束聚焦了。這種聚焦作用將會(huì)提高離子的探測(cè)效率，或稱之為提高了質(zhì)譜儀 器的檢測(cè)靈敏度。這就是本發(fā)明技術(shù)還能夠改變離子運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)離子聚焦功能的原理。同樣道理，可以通過改變工作電壓Vl和V3的大小實(shí)現(xiàn)離子束在垂直方向上，即相 對(duì)于VI、V3方向上的離子偏轉(zhuǎn)情況?？傊?，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)工作電壓VI、V2、V3、V4的大小， 可以實(shí)現(xiàn)離子束在三維空間的聚焦情況。下面用圖7來說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)和工作原理。本發(fā)明由反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的離 子源區(qū)70、無場(chǎng)離子飛行區(qū)72和非對(duì)稱離子反射鏡的離子反射區(qū)73組成，樣品離子在70被加速后形成離子束71經(jīng)無場(chǎng)離子飛行區(qū)72進(jìn)入由四電極組74、75、76、77圍成非對(duì)稱離 子反射區(qū)73，以電極組74為例，其由四個(gè)平行的單個(gè)電極741、742、743，744組成。另外，電 極組75、76、77也同樣由更小的電極所組成。當(dāng)在這四電極組74、75、76、77上分別加載相 同或不同的直流電壓時(shí)，將在離子反射區(qū)73中產(chǎn)生電場(chǎng)，即離子反射鏡工作電場(chǎng)。使得進(jìn) 入非對(duì)稱離子反射區(qū)73中的離子發(fā)生減速，偏轉(zhuǎn)，再加速，以及聚焦等過程。很顯然，如果四組電極上都加載相同的直流電壓時(shí)，此時(shí)等同于傳統(tǒng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中的離子反射鏡，其作用也完全相同。下面考慮不同電極組上加載不同直流電壓的情況，為簡(jiǎn)化討論情況，假定加載在 電極組74和76上的電壓相等，因此它們之間無電壓差，也無電勢(shì)差。但加載在電極組75 上的直流電壓高于電極組77上的電壓，則在電極組75和電極組77之間形成一個(gè)電場(chǎng)梯 度，此時(shí)所有在非對(duì)稱離子反射區(qū)73中的離子將受到由電極組75到電極組77方向上的電 場(chǎng)力作用。從理論上講，離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，它所受到的電場(chǎng)作用越大。也就是 說，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的離子比在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間短的離子受到電場(chǎng)的作用更大。對(duì)于 本發(fā)明來說，第一，對(duì)于質(zhì)荷比相同的離子，動(dòng)能越大的離子在離子反射鏡中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越 長(zhǎng)，換一句話說，動(dòng)能越大的離子比動(dòng)能小的離子在離子反射鏡中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間更長(zhǎng)；第二， 對(duì)于質(zhì)荷比相同的離子，由于動(dòng)能越大的離子比動(dòng)能小的離子在離子反射鏡中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 更長(zhǎng)，所以它受到的作用力也更大。所以，在非對(duì)稱離子反射鏡場(chǎng)中，動(dòng)能大的離子比動(dòng)能 小的離子在離子反射鏡中在相對(duì)于電極組75和77之間的偏轉(zhuǎn)也越大。我們知道。在飛行 時(shí)間質(zhì)譜儀中，由于離子的初始空間分布和初始運(yùn)動(dòng)方向的發(fā)散，離子束都會(huì)有一定的空 間分布，而且這種分布會(huì)隨著飛行時(shí)間和距離的加大而變大。但經(jīng)過本發(fā)明給出的非對(duì)稱 離子反射鏡作用后，由于動(dòng)能大的離子與動(dòng)能小的離子的偏轉(zhuǎn)情況不同，若加載的工作電 壓適當(dāng)，則可以使得經(jīng)過非對(duì)稱離子反射鏡后，動(dòng)能大的離子和動(dòng)能小的離子將在某一點(diǎn) 聚焦。這也正是本發(fā)明所希望達(dá)到的離子聚焦效果。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)調(diào)節(jié)工作電壓的大小， 使得經(jīng)非對(duì)稱離子反射鏡聚焦后的離子束聚焦在離子探測(cè)器附近，以實(shí)現(xiàn)提高質(zhì)譜儀離子 檢測(cè)效率和靈敏度的目的。在本實(shí)例中，離子將被聚焦在離子探測(cè)器78附近。實(shí)施例2與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本相同，只是離子反射鏡結(jié)構(gòu)不同，如圖5本發(fā)明提出的由印刷 線路板加工制造離子反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖所示，組成反射鏡的每一組電極都是由一塊印刷線 路板加工而成，如圖5中，由四塊矩形電極板51、52、53、54圍成的離子反射區(qū)間55。為這四 塊矩形電極板51、52、53、54中的每一塊又被加工成具有矩形形狀的更小電極，或稱之為導(dǎo) 電帶。如矩形電極板51中所示的導(dǎo)電帶511、512、513、514、515。它們的作用和傳統(tǒng)反射式 飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中的離子反射鏡電極一樣，是為了被加載不同的工作電壓，以便在離子反 射區(qū)55產(chǎn)生離子反射電場(chǎng)。很顯然，由于每一組電極的每一個(gè)導(dǎo)電帶上可以加載不同的工 作電壓，并可以任意獨(dú)立調(diào)節(jié)，它們?cè)陔x子反射區(qū)55內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)也是可以根據(jù)需要任意 調(diào)節(jié)的。在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)電場(chǎng)的目的是為了在離子反射區(qū)55中產(chǎn)生可以對(duì)樣品離子進(jìn)行 減速，加速和改變運(yùn)動(dòng)方向，以實(shí)現(xiàn)離子能量聚焦、能量調(diào)節(jié)和空間聚焦的目的，并最終提 高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力和檢測(cè)靈敏度。用印刷線路板來加工離子反射鏡電極時(shí)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是使用材料便宜，加工和 組裝簡(jiǎn)單，因此，可降低非對(duì)稱離子反射鏡的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的制造、使用和維護(hù)成本。實(shí)施例3本實(shí)施例對(duì)離子反射鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，如圖6本發(fā)明提出的由四個(gè)圓弧形電極組構(gòu)成的離子反射鏡電極結(jié)構(gòu)示意圖所示，由四組圓弧形電極61、62、64、64圍成離子反射 區(qū)65，這四組圓弧形電極61、62、64、64可以是完全等同的，也可以是相對(duì)的二組相同，而相 鄰的二組不相同。同樣地，當(dāng)加載在每一組電極61、62、64、64上的電壓不同時(shí)，其在離子反 射區(qū)65內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)也隨之變化，調(diào)節(jié)電場(chǎng)的目的是為了在離子反射區(qū)65中產(chǎn)生可以對(duì) 樣品離子進(jìn)行減速、加速和改變運(yùn)動(dòng)方向，以實(shí)現(xiàn)離子能量聚焦、能量調(diào)節(jié)和空間聚焦的目 的，提高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨能力和檢測(cè)靈敏度。除矩形和圓弧形電極外，橢圓形電極，雙曲面形電極等其它幾何形狀的電極都可 以用于本發(fā)明所給出的非對(duì)稱離子反射鏡的建立。
權(quán)利要求
一種非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，具有離子加速區(qū)、離子無場(chǎng)飛行區(qū)和幾個(gè)平行電極構(gòu)成的離子反射區(qū)，其特征在于所述的離子反射區(qū)為非對(duì)稱離子反射鏡的離子反射電極系統(tǒng)，所述的離子反射鏡是由四組對(duì)立但相鄰的電極所組成，四組電極在四個(gè)方向上相對(duì)獨(dú)立，由它們圍成離子反射鏡區(qū)，分別在所述的四組電極上施加離子工作電壓，即每組電極上施加的工作電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)，在離子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)不再是均勻場(chǎng)，而是根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)的電場(chǎng)，將不同能量的離子束聚焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其特征在于所述的離子反 射鏡由四組矩形電極、四組圓弧形、四組橢圓弧形電極或雙曲面形電極組所構(gòu)成，其中，所 述的四組電極相同，或者，四組電極中相鄰電極不同但相對(duì)電極相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其特征在于所述的反 射鏡的每一組電極由印刷線路板加工出的矩形電極板構(gòu)成，四塊電極板圍成離子反射區(qū)， 每一塊電極板又被加工成多個(gè)具有矩形形狀的更小電極，或稱之為導(dǎo)電帶，每一個(gè)導(dǎo)電帶 上可以加載不同的工作電壓，并可以任意獨(dú)立調(diào)節(jié)，它們?cè)陔x子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)根據(jù) 需要任意調(diào)節(jié)。
4.一種針對(duì)權(quán)利要求1至3之一所述非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的操作方法，其 特征在于保持垂直方向相對(duì)立的二組電極的工作電壓相同，通過調(diào)節(jié)水平方向的二組相 對(duì)立電極的工作電壓，完成在水平方向離子束聚焦；保持水平方向相對(duì)立的二組電極的工 作電壓相同，通過調(diào)節(jié)垂直方向二組相對(duì)立電極的工作電壓，實(shí)現(xiàn)在垂直方向上的離子束 聚焦；通過調(diào)節(jié)水平和垂直方向電極的工作電壓，實(shí)現(xiàn)離子束在三維空間的聚焦。
全文摘要
本發(fā)明非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀與化學(xué)成分分析和分析技術(shù)有關(guān)。一種非對(duì)稱場(chǎng)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，具有離子加速區(qū)、離子無場(chǎng)飛行區(qū)和幾個(gè)平行電極構(gòu)成的離子反射區(qū)，所述的離子反射區(qū)為非對(duì)稱離子反射鏡的離子反射電極系統(tǒng)，所述的離子反射鏡是由四組對(duì)立但相鄰的電極所組成，四組電極在四個(gè)方向上相對(duì)獨(dú)立，由它們圍成離子反射鏡區(qū)，分別在所述的四組電極上施加離子工作電壓，即每組電極上施加的工作電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)，在離子反射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)不再是均勻場(chǎng)，而是根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)的電場(chǎng)，將不同能量的離子束聚焦。本發(fā)明可以對(duì)離子的能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)高分辨率質(zhì)譜分析；可以對(duì)離子的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度質(zhì)譜分析。
文檔編號(hào)H01J49/06GK101800151SQ201010113258
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
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