[发明专利]大气压离子源飞行时间质谱仪的离子富集引入装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行时间质谱仪，特别是涉及一种大气压离子源飞行时间质谱仪的离子富集引入装置与方法。

背景技术

大气压离子源飞行时间质谱仪的离子传输与引入系统通常使用四极杆和多组静电透镜，详见图1。离子首先会进入分子离子反应器1（MIR），经过初步聚焦后进入射频四极杆2（RFQ），在与背景空气分子碰撞冷却后离子动能接近于热能值，接着冷却后的离子加速进入直流静电四极杆3（DCQ）和一维单透镜4。DCQ3和一维单透镜4系统将离子束调制成扁平形状，有效降低了离子能量分散，且可以控制离子束的入射方向，在一定程度上弥补离子调制传输区与分析器之间的装配误差。这种常规的离子传输与引入系统经过多年的发展，技术日渐成熟，应用也越来越广泛。

常规的大气压离子源飞行时间质谱仪通常采用连续的进样方式，即样品连续不断的输入到仪器，而采用脉冲推斥方式的飞行时间质量分析器在工作时会损失部分离子，因为当推斥脉冲为高电平时离子被推入分析器，当推斥脉冲为低电平时离子会穿过推斥区，直至下一个推斥高电平来临。又加上常规的离子传输与引入系统仅仅起传输离子的作用，并不能富集离子，这样当样品浓度过低时仪器就会显得灵敏度不够。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够富集目标离子、提高飞行时间质谱仪灵敏度和分辨率的大气压离子源飞行时间质谱仪的离子富集引入装置与方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种大气压离子源飞行时间质谱仪的离子富集引入装置，包括离子依次通过的富集装置和推斥装置，所述富集装置包括密闭空腔，所述密闭空腔内设有射频四级杆，所述射频四级杆的两端为设有离子入口的第一电极和设有离子出口的第二电极，所述第一电极上接有直流电源，所述第二电极上接有高压脉冲电源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述射频四级杆包括相互平行的四根圆杆，相邻的圆杆之间设有方杆，所述方杆相对圆杆的轴向成一夹角，且所述各方杆接有直流电源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述富集装置和推斥装置之间依次设有静电四极杆和一维单透镜。

一种大气压离子源飞行时间质谱仪的离子富集引入方法，在第一电极施加直流电源，在第二电极上施加高压脉冲电源，使第一电极和第二电极之间形成方向变换且电场方向周期可调的电场，同时借助射频四极杆的冷却聚焦原理将离子囚禁富集在射频四极杆中，通过调节第二电极的脉宽来调节离子的富集时间与引出时间。

作为上述技术方案的进一步改进，离子进入富集装置后，在射频电压的作用下聚焦在射频四级杆中轴线附近，当第二电极的电位为高电平时，离子在反向电场力的作用下被挡在富集装置末端，离子在富集装置末端富集的时间为第二电极高电平时间，当第二电极的电位为低电平时，富集的离子被释放后进入推斥装置。

作为上述技术方案的进一步改进，对推斥装置的推斥板施加脉冲信号，通过调整该脉冲信号相对于第二电极高压脉冲电源脉冲信号的延时时间，来选择不同的目标离子进入飞行时间质量分析器。

本发明的有益效果是：本发明通过在第二电极引入高压脉冲电源，通过高压脉冲电源高、低电平的切换控制离子的释放，从而实现离子的富集，通过脉宽的调整调节离子的富集时间与引出时间，提高了仪器的检测质量范围，而离子富集越多，仪器的灵敏度越高。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是传统技术中大气压离子源飞行时间质谱仪的示意图；

图2是本发明射频四级杆示意图；

图3是本发明射频四级杆加电方式示意图；

图4是本发明第一电极与第二电极加电方式示意图；

图5是本发明的时序示意图。

具体实施方式

本实施例是基于传统技术的改造，如图1所示，包括离子依次经过的离子反应器1、射频四极杆2、直流静电四极杆3、一维单透镜4和推斥区。直流静电四极杆3和一维单透镜4将离子束调制成扁平形状，有效降低离子能量分散。