[发明专利]一种质谱分析仪及其分析方法

权利要求书

1.一种质谱分析仪，包括一组旋转对称的永久磁体和离子加速装置及电极上的电压，其特征在于中心磁铁柱（1）的左右两侧分别设有半口字型的磁体（2），两块半口字型磁体（2）长度高于中心磁铁柱（1）的长度，在其上部和下部的中央分别设有第一空腔和第二空腔结构，第一空腔结构内的下部为离子存储装置（5），在离子存储装置（5）的上部分别设有离子加速装置（3）和真空室（4），在真空室（4）的中间，设有上下等距离等间隔平行排列的电极（81）和电极（82）或若干个电极，在电极（81）和电极（82）的左右两侧设有电极阵列（6）和阵列（7），所述的半口字型磁体（2）由端帽磁体以串联的方式组合在一起，使两个端帽之间环形空间产生磁场，所述的中心磁铁柱为永久磁铁柱，它在空间的磁力线被上述环形空间的磁力线所环绕，构成高强磁场，高强磁场的磁力线与环形空间的中轴线正交，所述的真空室（4）在上述环形空间构成超高真空，所述的离子加速装置（3）的离子沿着环形中轴线的离子环形运动轨道回旋运动，使离子加速装置中的被分析离子加速，所述环形中轴线周围的一系列电极上的电压，构成在环形空间的磁场方向控制离子的电场强弱。

2.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于在一个环形空间形成的高强磁场强度不小于5000高斯，或至少不小于1000高斯。

3.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子加速装置使离子进入环形轨道前按每单位电荷加速到一定的动量，当圆周运动所需向心力完全由磁场力提供时，有：，即 ωc=Bq/m，它与离子的质荷比m/q成反比例，由于磁场力对离子不做功，离子进入环形轨道前后的速度绝对值不变，根据，则mv=BqR, 即对应于一定轨道半径R和一定的磁场强度B，离子入射前需要具有一定的动量BqR，轨道半径一定，离子的电荷数越大，所需动量越大。

4.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子存储装置是一个三维离子阱或线形离子阱。

5.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子存储装置设有捕获在其中的离子施加脉冲引出电场力。

6.如权利要求1或5所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子存储装置对捕获在其中的离子施加脉冲引出电场的持续时间小于最小质量的被分析离子从所述离子存储装置中被加速引出的时间。

7.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极上的电压形成的约束离子的电场形式为沿着环形中轴线的环形四极场。

8.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极上的电压形成的约束离子的电场包括与环形中轴线的旋转轴同轴的三维四极场。

9.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极在环形圆周上分割成多个扇区并加以不同的电压，使离子在沿环形中轴线旋转运动时经历各扇区的电压起伏，从而形成在磁场方向上向环形中轴线聚焦的电场。

10.一种质谱分析仪的分析方法，其特征在于包括以下方法：

采用包括永久磁铁在内的磁场产生方式，使在一环状空间里产生基本均匀的高强磁场，且磁场的磁力线与环状空间里的一条环形中轴线正交；

将环状空间抽至超高真空；

产生被分析离子，使它们被加速并注入到该环形空间内，并在环形中轴线附近的运动轨道，持续一定时间的回旋运动；

在环形磁场空间的离子环形运动轨道周围，设置一系列电极，在离子持续回旋运动过程中，检测出电极上被离子诱导的镜像电荷信号，并转换为质谱。