篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，包括微通道板MCP和位于微通道板MCP背面的陽(yáng)極板，所述陽(yáng)極板上接有信號(hào)線，所述微通道板MCP正面沿離子進(jìn)入方向依次設(shè)有下柵網(wǎng)、中柵網(wǎng)和上柵網(wǎng)，所述中柵網(wǎng)外接電脈沖發(fā)生器。本實(shí)用新型還涉及一種離子篩選方法。本實(shí)用新型通過(guò)在中柵網(wǎng)中接入電脈沖發(fā)生器，由此產(chǎn)生移除脈沖串，當(dāng)不需要的離子進(jìn)入時(shí)激發(fā)移除脈沖，使不需要的離子在達(dá)到微通道板MCP之前被移除，使譜圖干凈，不影響目標(biāo)峰的分析，使得儀器的靈敏度得到提高，同時(shí)減少微通道板MCP的衰減，極大延長(zhǎng)了MCP的使用壽命。本實(shí)用新型可應(yīng)用于飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中的檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，特別是涉及一種篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF)的原理為:真空環(huán)境下，推斥區(qū)的推斥正負(fù)脈沖將離子束推入加速區(qū)使離子獲得加速能量，而不同離子擁有不同的飛行速度，通過(guò)一定長(zhǎng)度的無(wú)場(chǎng)飛行后，離子將根據(jù)其質(zhì)荷比的大小分別進(jìn)入檢測(cè)區(qū)進(jìn)行分離檢測(cè)。
[0003]在檢測(cè)區(qū)中，通常選用微通道板離子檢測(cè)器(microchannel plate,簡(jiǎn)稱MCP)作為標(biāo)準(zhǔn)配置檢測(cè)器。因?yàn)镸CP具有響應(yīng)時(shí)間快、靈敏度高、信噪比高和檢測(cè)面積大等特點(diǎn)，特別適合做飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的檢測(cè)器。但是一般MCP只有幾年的使用壽命，真空不良和樣品污染、長(zhǎng)期處在過(guò)飽和的狀態(tài)等導(dǎo)致MCP表層二次電子發(fā)射能力下降，它們是影響MCP靈敏度和壽命的主要因素。在進(jìn)樣量大時(shí)，樣品污染是導(dǎo)致MCP壽命衰減的另一個(gè)主要因素。
[0004]在保證足夠真空的同時(shí)，通過(guò)移除背景峰或不需要的碎片離子是減少M(fèi)CP衰減的主要方法。常見的方法主要是離子傳輸區(qū)加四極桿等部件、在離子進(jìn)入TOF前移除，但是這種方式只能通過(guò)改變加在四極桿上的射頻頻率來(lái)去除一定范圍內(nèi)的所有離子，無(wú)法去除在這段范圍外不需要的離子。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，將不需要的離子篩除，從而延長(zhǎng)MCP的使用壽命，本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種離子篩選方法。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，包括微通道板MCP和位于微通道板MCP背面的陽(yáng)極板，所述陽(yáng)極板上接有信號(hào)線，所述微通道板MCP正面沿離子進(jìn)入方向依次設(shè)有下柵網(wǎng)、中柵網(wǎng)和上柵網(wǎng)，所述中柵網(wǎng)外接電脈沖發(fā)生器。其中，陽(yáng)極板是用于接收微通道板MCP所產(chǎn)生的電子流，信號(hào)線是用于傳輸電信號(hào)，將陽(yáng)極板所接受的電信號(hào)傳輸?shù)酵庵玫臄?shù)據(jù)采集卡中。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述下柵網(wǎng)、中柵網(wǎng)和上柵網(wǎng)同軸心線布置。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述下柵網(wǎng)、中柵網(wǎng)和上柵網(wǎng)均為金屬絲柵網(wǎng)，相鄰的柵網(wǎng)之間相互隔離絕緣。其中下柵網(wǎng)、上柵網(wǎng)為不銹鋼等金屬絲，主要是為了防止加速區(qū)和檢測(cè)區(qū)的電場(chǎng)互相滲透。中柵網(wǎng)同樣為不銹鋼等金屬絲，主要是用于施加移除離子的移除脈沖串。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微通道板MCP與陽(yáng)極板之間設(shè)有電極板，所述電極板接于微通道板MCP背面并與陽(yáng)極板隔離絕緣。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微通道板MCP有兩片，兩片微通道板MCP為上、下同軸心布置且兩者之間接有電極片，所述電極板接于上方微通道板MCP上，所述上柵網(wǎng)連接于下方微通道板MCP。
[0012]上述的電極片和電極板為不銹鋼制成，外形均為片狀。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述陽(yáng)極板為由金屬制成的圓柱形，且陽(yáng)極板與微通道板MCP、信號(hào)線、上柵網(wǎng)同軸心線。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)在中柵網(wǎng)中接入電脈沖發(fā)生器，由此產(chǎn)生移除脈沖串，當(dāng)不需要的離子進(jìn)入時(shí)激發(fā)移除脈沖，使不需要的離子在達(dá)到微通道板MCP之前被移除，使譜圖干凈，不影響目標(biāo)峰的分析，使得儀器的靈敏度得到提高，同時(shí)減少微通道板MCP的衰減，極大延長(zhǎng)了 MCP的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型的原理圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是空氣譜圖所對(duì)應(yīng)的脈沖時(shí)序圖；
[0019]圖4是施加移除脈沖串后的空氣譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中的探測(cè)器包括信號(hào)線1、陽(yáng)極板2、電極板3、電極片
4、微通道板MCP8、上柵網(wǎng)5、中柵網(wǎng)6、下柵網(wǎng)7、移除脈沖串9。
[0021]信號(hào)線I與陽(yáng)極板2相連，信號(hào)線I由金屬底座11固定在陽(yáng)極板正中心，陽(yáng)極板2鑲嵌在聚醚醚酮板10中間，底部與聚醚醚酮板10平行。陽(yáng)極板2下方為電極板4，陽(yáng)極板與電極板4之間由四個(gè)2mm厚的陶瓷墊片隔開絕緣。電極板3正下方為電極片4，電極片4正下方為上柵網(wǎng)5,電極板3和電極片4與電極片4和上柵網(wǎng)5之間分別設(shè)有一塊微通道板MCP 8上柵網(wǎng)5正下方是中柵網(wǎng)6，中柵網(wǎng)6下方為下柵網(wǎng)7，上柵網(wǎng)5與中柵網(wǎng)6之間、中柵網(wǎng)6與下柵網(wǎng)7之間分別由四個(gè)2mm厚的陶瓷墊片隔開絕緣。其中，中柵網(wǎng)6處接有移除脈沖串9。三片柵網(wǎng)的厚度都為1mm。信號(hào)線1、陽(yáng)極板2、電極板3、電極片4、微通道板MCP 8、上柵網(wǎng)5、中柵網(wǎng)6、下柵網(wǎng)7均為同軸心線對(duì)齊。
[0022]在本實(shí)施例中陽(yáng)極板2為不銹鋼圓柱，上柵網(wǎng)5、中柵網(wǎng)6和下柵網(wǎng)7為金屬絲柵網(wǎng)，金屬絲柵網(wǎng)的金屬直徑為25-50 μ m,金屬絲柵網(wǎng)條數(shù)目為80-100。
[0023]圖3為E1-TOF測(cè)得的空氣譜圖所對(duì)應(yīng)的脈沖時(shí)序圖。在本實(shí)施例中，推斥區(qū)的正負(fù)脈沖電壓分別為230V和-230V，為保證不需要的離子完全移除掉，故移除脈沖串設(shè)置需大于230V，本實(shí)施例中設(shè)為430V。為移除空氣中的水、氮?dú)夂脱鯕?，可以看到他們所?duì)應(yīng)的飛行時(shí)間分別是2860ns，3545ns，3785ns，故移除脈沖串的延時(shí)設(shè)置分別為2855ns，3540ns，3780ns，脈寬設(shè)置均為40ns。圖4為施加移除脈沖串后E1-TOF所獲得的空氣譜圖，可以發(fā)現(xiàn)，在譜圖中空氣中的水、氮?dú)夂脱鯕馊N物質(zhì)被完全移除。
[0024]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:經(jīng)過(guò)推斥區(qū)、加速區(qū)、無(wú)場(chǎng)飛行區(qū)、和反射區(qū)后的離子首先通過(guò)下柵網(wǎng)7，下柵網(wǎng)7接地，用于防止無(wú)場(chǎng)飛行區(qū)和檢測(cè)區(qū)電場(chǎng)滲透到檢測(cè)區(qū)；接著離子通過(guò)中柵網(wǎng)6，通過(guò)設(shè)置好的正脈沖延時(shí)和脈寬激發(fā)移除脈沖串，改變電場(chǎng)，使不需要的離子撞向中柵網(wǎng)6，實(shí)現(xiàn)了把幾種不需要的離子移除掉；接著離子再通過(guò)上柵網(wǎng)5進(jìn)入微通道板MCP8 ;離子進(jìn)入微通道板MCP8后，會(huì)與微通道板MCP8表面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生二次電子，經(jīng)過(guò)兩片微通道板MCP8后電子已經(jīng)產(chǎn)生了多倍的增長(zhǎng)；接著這些電子撞擊到陽(yáng)極板2上，電子由陽(yáng)極板2接收，通過(guò)信號(hào)線I傳輸?shù)酵獠康臄?shù)據(jù)采集卡上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)形成。
[0025]以上所述只是本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，包括微通道板MCP (8)和位于微通道板MCP (8)背面的陽(yáng)極板(2)，所述陽(yáng)極板(2)上接有信號(hào)線(I)，其特征在于:所述微通道板MCP (8)正面沿離子進(jìn)入方向依次設(shè)有下柵網(wǎng)(7)、中柵網(wǎng)(6)和上柵網(wǎng)(5)，所述中柵網(wǎng)(6)外接電脈沖發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，其特征在于:所述下柵網(wǎng)(7)、中柵網(wǎng)(6)和上柵網(wǎng)(5)同軸心線布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，其特征在于:所述下柵網(wǎng)(7)、中柵網(wǎng)(6)和上柵網(wǎng)(5)均為金屬絲柵網(wǎng)，相鄰的柵網(wǎng)之間相互隔離絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，其特征在于:所述微通道板MCP(S)與陽(yáng)極板(2)之間設(shè)有電極板(3)，所述電極板(3)接于微通道板MCP(S)背面并與陽(yáng)極板(2)隔離絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，其特征在于:所述微通道板MCP(S)有兩片，兩片微通道板MCP(8)為上、下同軸心布置且兩者之間接有電極片(4)，所述電極板(3)接于上方微通道板MCP (8)上，所述上柵網(wǎng)(5)連接于下方微通道板MCP (8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩選式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀探測(cè)器，其特征在于:所述陽(yáng)極板(2)為由金屬制成的圓柱形。
【文檔編號(hào)】H01J49/02GK203812853SQ201420071436
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】顧超峰, 高偉, 黃正旭, 譚國(guó)斌, 謝春光, 吳曼曼, 周振 申請(qǐng)人:廣州禾信分析儀器有限公司, 昆山禾信質(zhì)譜技術(shù)有限公司