[发明专利]一种串联离子阱

说明书

技术领域

本发明涉及离子阱质谱仪领域，特别是涉及一种串联离子阱。

背景技术

质谱仪是按照质荷比大小对离子进行分离和测定，对待测样品进行分析的仪器，具有高灵敏度、快速分析的特点，特别应用于危险物检测(如化学生物制剂，炸药等)、现场环境检测、非法毒品检测等领域。便携式质谱仪由于其体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点，广泛应用于实时现场分析。

离子阱质量分析器是质谱核心部件之一，离子阱质量分析器具有体积小、结构简单、工作气压高，以及单一阱中可实现串级质谱(MS/MS)等特点，是小型质谱仪分析器的最佳选择。美国杨伯翰大学Daniel E.Austin等申请的专利(US 8,642,955 B2)“TOROIDAL ION TRAP MASS ANALYZERWITH CYLINDRICALELECTRODES”提出一种新型环形离子阱，结构含圆柱形电极和不对称的圆柱平板组成的电极，这一方案能显著提高小型离子阱的离子储存效率。离子阱质量分析器的小型化有助于降低整机系统对真空泵和射频电压的要求，但也会造成离子存储能力和检测灵敏度的下降。和三重四极杆等空间串联质谱不同，离子阱可以轻易实现时间上的串联质谱功能，但在同一阱内进行离子的隔离和碎裂会增加分析时间。

发明内容

本发明目的在于提出一种串联离子阱，以解决上述现有技术存在的串联离子阱体积大、检测效率低的技术问题。

为此，本发明提出一种串联离子阱，包括第一圆柱电极、第二圆柱电极、第一圆环电极、第二圆环电极、第一圆形电极和第二圆形电极；其中，所述第一圆柱电极位于第一圆柱的侧面，所述第二圆柱电极位于第二圆柱的侧面，所述第一圆柱和第二圆柱同轴嵌套且第一圆柱半径小于第二圆柱半径，所述第一圆形电极和第二圆形电极分别位于所述第一圆柱的两个底面，所述第一圆环电极位于所述第一圆柱电极和第二圆柱电极之间且位于所述第二圆柱的第一底面，所述第二圆环电极位于所述第一圆柱电极和第二圆柱电极之间且位于所述第二圆柱的第二底面，所述第一圆柱电极、第二圆柱电极、第一圆环电极和第二圆环电极构成环形离子阱，所述第一圆柱电极、第一圆形电极和第二圆形电极构成圆柱形离子阱；所述第一圆柱电极上设有供离子在所述环形离子阱与所述圆柱形离子阱之间进出的第一离子通道，所述第一圆环电极和第二圆环电极上分别设有供离子射出阱外的第一离子引出孔，所述第一圆形电极和第二圆形电极的圆心处分别设有离子射出阱外的第二离子引出孔。

优选地，所述第一离子通道为沿所述第一圆柱电极的横截面圆周分布的若干个第一狭缝。

优选地，所述若干个第一狭缝相互连通构成第一环形狭缝。

优选地，所述第一圆环电极上的第一离子引出孔为沿与所述第一圆环电极同心的圆周分布的若干个第二狭缝，所述第二圆环电极上的第一离子引出孔为沿与所述第二圆环电极同心的圆周分布的若干个第二狭缝；所述第一圆形电极上的第二离子引出孔为与所述第一圆形电极同心的圆孔,所述第二圆形电极上的第二离子引出孔为与所述第二圆形电极同心的圆孔。

优选地，所述第一圆环电极上的若干个第二狭缝相互连通构成第一圆环电极上的第二环形狭缝，所述第二圆环电极上的若干个第二狭缝相互连通构成第二圆环电极上的第二环形狭缝。

优选地，所述第二圆柱电极上开设有沿所述第二圆柱电极的横截面圆周分布的第三环形狭缝；所述第一环形狭缝沿第一圆柱电极轴向将其轴向长度平分，所述第三环形狭缝沿第二圆柱电极轴向将其轴向长度平分，所述第一圆环电极上的第二环形狭缝沿第一圆环电极径向将其径向宽度平分，所述第二圆环电极上的第二环形狭缝沿第二圆环电极径向将其径向宽度平分。

优选地，所述第一圆柱电极的轴向长度、第二圆柱电极的轴向长度、第一圆环电极的径向宽度和第二圆环电极的径向宽度相同。

优选地，通过在所述第一圆柱电极、第二圆柱电极、第一圆环电极、第二圆环电极、第一圆形电极和第二圆形电极上施加可扫描频率和幅值的高频电压和/或共振激发电压，所述串联离子阱的工作模式包括全扫描检测模式和串联质谱检测模式。

优选地，所述全扫描检测模式包括第一全扫描检测模式与第二全扫描检测模式；其中，

所述第一全扫描检测模式下，所述第一圆形电极和第二圆形电极接地，第一圆柱电极和第二圆柱电极上施加高频电压幅值扫描电压，第一圆环电极和第二圆环电极上施加共振激发电压幅值扫描电压，所述环形离子阱中的离子按质荷比从小到大的顺序从所述第一离子引出孔射出；