[发明专利]一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪

说明书

技术领域

本发明属于质谱分析领域，具体涉及一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪。

背景技术

飞行时间质谱仪（Time of Flight Mass Spectrometer，TOF)是一种常用的质谱分析仪器。这种质谱仪主要由加速器、飞行管、微通道板探测器（MCP）构成。由离子源产生的离子经加速后进入无场的飞行管，并以恒定速度飞向MCP。离子质量越大，到达MCP所用时间越长，离子质量越小，到达MCP所用时间越短，根据这一原理，可以把不同质量的离子按质量-电荷比值（m/z）大小进行分离。

由于离子的初始位置不同会对飞行时间造成影响，所以目前的飞行时间质谱仪中普遍应用了双场加速技术。双场加速技术是通过特定参数的两个电场对离子进行加速，其效果是使初始位置不同的离子在某一时刻同时到达一个特定位置，实现了离子的“空间聚焦”。这个特定的位置，被成为空间焦点，空间焦点由加速器的尺寸与电压分布决定。

离子的质量不会影响焦点的位置，也就是说不同的离子焦点位置相同，只是飞行时间不同，这就是飞行时间质谱的基础。

由于特定电压配置的加速器其空间焦点距离固定，限制了进一部提高飞行时间。为了克服这个障碍，解决办法是在离子飞行过程中加入一个反射器，能量高的离子飞入的深，消耗的时间长，能量低的离子飞入的浅，消耗的时间短。反射器在结构上与加速器相同，也存在一个空间聚焦点。在焦点上的不同能量的离子，经过反射后会同时回到这个焦点位置，这就实现了离子的能量聚焦。

反射器的本质是在保证离子空间聚焦的前提下，提高了离子的飞行距离。飞行距离越长，不同质量的离子也就越容易被分开。所以陆续有双反射乃至三次反射的飞行时间质谱被开发出来。但是目前的多次反射飞行时间质谱随着反射次数的增加离子会不断分散，所以很难进一步提高反射次数；同时，传统的多次反射飞行时间质谱离子无法汇聚，所以无法分离离子做后续的利用，而这正是很多科研仪器中所需要的。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其利用离子在相对的一组反射器内往复反射，同时利用无网反射器的自聚焦作用使离子不发散，从而极大的提高了飞行时间，进而提高仪器的灵敏度。离子经过飞行时间分离后，仍然是汇聚的，可以进行下一步的测量，如串联另一质谱测量红外光解离谱、或测量光电子速度谱等。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，包括离子源（1）、加速器（2）、反射器组（3）、补偿反射器（4）及探测器（5）。离子由离子源产生后进入双场加速器，经发射器组持续反射后到达补偿反射器，经补偿反射器最终反射后到达探测器，实现检测过程。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述反射器组（3）为等焦距无栅网反射器组；该质谱仪通过等焦距无栅网反射器组来实现离子的不限次数的反射，通过多次反射提高飞行时间，进而提高仪器的分辨率。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述离子源（1）为电子轰击离子源、光电离离子源、电喷雾离子源中的一种。离子源（1）可以将固体、气体、液体样品离子化并送入加速器（2）；也可以将离子反应产物送入加速器的离子反应装置、离子光解离装置。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述加速器（2）采用双场加速，将空间中分散的离子在同一时刻聚焦到某个距离上。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述反射器组（3）由两个相对的反射器过程；两个反射器的空间焦距相等，并且尺寸与电压参数完全相同，两反射器相对放置，并且空间焦点重合。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述补偿反射器（4）的功能是将多次反射后的离子聚焦在探测器上；其轴线与“加速器-反射器组”的轴线成一小角度，离子在反射过程中转一个小角度，最终聚焦在探测器上。

本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述探测器（5）为将离子轰击转变成电信号的装置，例如微通道板、电子倍增器。