[发明专利]一种离子漏斗和质谱分析系统

说明书

技术领域

本发明主要属于质谱分析领域，具体涉及一种离子漏斗和质谱分析系统。

背景技术

质谱分析在环境检测、临床分析、有机合成、药物研发、蛋白质和代谢组学等领域具有极其广泛的应用。质谱分析的原理是通过测定样品离子的质荷比信息来进行样品的质量分析和结构鉴定。质谱分析系统通常包括离子源、离子传输装置、质量分析器和检测器。样品分子首先在离子源被离子化，然后离子化的样品经离子传输装置被传输至质量分析器，经过质量分析后通过检测器进行信号检测。离子化的样品在离子传输装置中需要经过较长的传输路径，并且在此期间气压条件会从大气压环境变化到真空环境。

对于传统离子传输装置，高压下聚焦离子一直是个挑战。基于电动力学原理的离子漏斗使得在(0.1 -30Torr)气压下操纵和聚焦离子成为可能，并为更大的离子传输效率提供了基础。现有技术中，离子漏斗由一系列外径一致内径不同的环电极组成，在这些环电极上施加RF电场和DC电场来实现离子聚集。现有离子漏斗中，电极是用0.5mm厚的黄铜板做成，相邻电极间用0.5mm厚的不导电的聚四氟乙烯薄片分开。每一个黄铜电极板都有一个凸出部分，它通过零插拔力(ZIF)电板来实现电连接。然后在这个零插拔力电板上装上定制的带有电阻器的电路，这样它就可以提供DC梯度电势。在漏斗的另一端也有一个ZIF电板连接到电路上，它含有两个电容，以方便对电极提供RF 电压，相邻电极的RF电压相位相反。现有技术存在的问题为：（1）因相邻电极间需要接相反电位的RF电压，因此奇数电极和偶数电极连接方式不同，设计和制造工序复杂；（2）各电极两端均通过ZIF电板连接，且在ZIF上装上定制的带有电阻器的电路，导致整个离子漏斗体积较大，限制了使用设备如质谱仪的体积。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种离子漏斗，该离子漏斗实现了一种连线设计方案就能满足相邻电极需要不同接线位置的需求，简化了设计和制造工序。同时，使所有器件均位于相邻层之间，减小了尺寸，能够设计得更小。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种离子漏斗，用于质谱仪离子传输，包括直流电源、交流电源和N个外径相同且同心等间距叠放的环形电极，所述环形电极根据叠放顺序称为第一环形电极~第N环形电极，所述N为大于1的自然数，其特征在于，所述离子漏斗还包括中心杆和垫片，并通过中心杆和垫片实现各环形电极间的电连接,离子漏斗使得分散的离子云有效地进入离子漏斗并把离子云聚焦到一个内径范围内，使得离子可以有效地穿过取样出口处的限制孔。

进一步地，每个所述环形电极上设置有孔，各孔相对于环形电极中心两两中心对称；

所述孔分为焊接点孔和扩展孔，所述焊接点孔的一侧设置有焊接点，所述焊接点通过导线分别和一个相邻焊接点孔及环形电极内边缘相连；

每个所述环形电极基板是绝缘材料；

所述扩展孔的个数为≧0；

所述中心杆个数和所述孔的个数相同；

所述焊接点上焊接有电容器或电阻器，每个焊接点焊接电阻器或电容器的个数为≧0；

孔的外边缘及环形电极的内边缘均金属化。

进一步地，所述直流电源包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源分别连接至第一环形电极和第N环形电极；

所述交流电源包括第一交流电源和第二交流电源，所述第一交流电源和第二交流电源分别连接至各环形电极的两端。

进一步地，所述电连接是指根据选择中心杆和垫片的材料实现各环形电极间的直流串联、各第2n-1环形电极间的交流并联和各第2n环形电极间的交流并联，所述n=1,2，....N/2。

进一步地，各焊接点孔另一侧设置一个缺口，各缺口分别和一个焊接点相对于环形电极的中心对称。

进一步地，所述中心杆和垫片材料的选择具体为：

与所述电阻器相连的焊接点孔接触的所述垫片的材料为导电材料和绝缘材料逐层交替使用；中心杆的材料为至少外层绝缘材料；

与所述电容器相连的焊接点孔的垫片和中心杆材料均为导电材料。

进一步地，所述环形电极，第一环形电极~第M环形电极的内径相同，从第M+1个环形电极~第N个环形电极内径依次减小，所述M为1~N之间的一个自然数。

进一步地，所述孔的形状为圆形或方形，所述中心杆的横截面形状与所述孔的形状相同。

进一步地，所述离子漏斗还包括一个射频干扰器。