[实用新型]一种纺锤形离子漏斗

说明书

本实用新型涉及一种纺锤形离子漏斗。该纺锤形离子漏斗特征在于，2N个圆环形电极的环的宽度均相同且同轴等间距依次平行排列；圆形挡板电极位于第N个和第N+1个环形电极之间，圆形挡板电极直径小于第N个环形电极内径，圆形挡板电极左端的N个环形电极的内径从左至右按等差A递增，圆形挡板右端的N个环形电极的内径从左至右按等差A递减，离子漏斗整体上呈纺锤形结构；环形电极分别通过电容与射频电源并联，相邻环形电极之间通过电阻串联后与直流高压电源电连接；圆形挡板电极与直流高压电源电连接。相比于传统离子漏斗，该纺锤形离子漏斗有效的强化了电场对于离子的汇聚作用，从而减小离子损失，提高离子传输效率。

技术领域

本实用新型属于质谱分析领域，具体涉及一种纺锤形离子漏斗。相比于传统离子漏斗，该纺锤形离子漏斗采用纺锤形结构，有效的强化了电场对于离子的汇聚作用，能够实现离子的有效聚焦，圆形挡板的使用又能够实现中性气体分子与离子的分离，从而减小离子损失，提高离子传输效率。

背景技术

质谱是一种广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。它在在环境检测、国土安全、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。质谱分析系统通常包括电离源、离子传输装置、质量分析器和检测器。其中离子传输效率的高低直接决定了质谱的灵敏度和分辨率。对于传统离子传输装置，低真空度环境下聚焦离子一直是个挑战。样品离子在到达质量分析器前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高真空环境，在这一过程中大量离子会由于与中性气体发生碰撞等原因而损失掉，最终到达质量分析器的离子量就很少。

离子漏斗是基于电动力学原理的离子传输和聚焦装置，现有的技术中，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。现有的离子漏斗虽然实现了离子的传输及聚焦的功能，但是它依然存在许多问题：首先，现有的离子漏斗大都采用外径一致内径不同的环电极，由物理学知识可知，两片电极相对面积越大，他们之间的感应容抗就越大，因此传统的离子漏斗整体容抗较大，对于射频电源的要求较高；其次，离子由大气压进入真空系统，会发生“射流膨胀”而呈现锥形发散，现有的离子漏斗大都采用倒锥形结构，即离子入口处对应的电极片的内径最大，沿着离子运动方向极片的内径依次减小，该结构会导致离子刚进入离子漏斗时收到的电场力作用较弱，为达到汇聚作用，只能增加后端极片个数，同样增加电源负担；最后，现有的离子漏斗并不能减少离子与中性气体的碰撞，因而离子传输效率并不高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种纺锤形离子漏斗。该离子漏斗采用纺锤形结构，并且在漏斗中心增加了一个圆形挡板电极，有效的强化了电场对于离子的汇聚作用，能够实现离子的有效聚焦，并且能够实现中性气体分子与离子的分离，从而减小离子损失，提高离子传输效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

该装置包括2N个平板状环形电极、一个圆形挡板电极、三个直流高压电源和一个射频电源，N为大于等于2的整数；2N个圆环形电极的环的宽度(环的外径与内径之差)均相同且同轴等间距依次平行排列；圆形挡板电极位于第N个和第N+1个环形电极之间，圆形挡板电极直径小于第N个环形电极内径，圆形挡板电极左端的N个环形电极的内径从左至右按等差A递增，圆形挡板右端的N个环形电极的内径从左至右按等差A递减，第N个和第N+1个环形电极内径相同，离子漏斗整体上呈纺锤形结构；环形电极分别通过电容与射频电源并联，相邻环形电极之间通过电阻串联后与直流高压电源电连接；圆形挡板电极与直流高压电源电连接；

环形电极的个数为偶数；

第1片和第2N片、第2片和第2N-1片、第3片和第2N-2片……第N片和第N+1片环形电极形状和尺寸完全相同；

环形电极的厚度为d，d≥0.1mm；

环形电极间的距离均为L，L≥0.5mm；