[发明专利]一种快速成像质谱仪

说明书

一种快速成像质谱仪，属于质谱分析领域，包括激光器、光学聚焦透镜组、多维移动平台、离子光学透镜、飞行时间质量分析器和位敏检测器；所述多维移动平台、离子光学透镜、飞行时间质量分析器和位敏检测器依次设置在真空腔体内，所述激光器设于多维移动平台和离子光学透镜之间的右上方或左上方，所述光学聚焦透镜组设于激光器的下方；本发明结构简单，可节省质谱成像时间，即使用一次激光照射，实现被解吸电离各成分的二维分布成像；通过多次激光照射或辅助以其它表面剥蚀方法，可实现各成分的三维空间分布。

技术领域

本发明涉及质谱分析领域，尤其涉及一种快速成像质谱仪。

背景技术

随着质谱分析法与电子技术的发展，成像分析已越来越成为热点。而相较于光谱仪，质谱仪因其具有优异的定性与定量能力、背景干扰少、可与多种不同的离子源组合、理论上可分析所有固体样品等显著优点，成为了成像研究的有力武器。近年来，基于质谱仪进行的成像分析研究也越发热门。通过质谱法构建成像系统不仅可以对样品内物质进行定性定量分析，还可获取不同物质在样品内的空间分布信息。

质谱成像系统按照离子源固体采样方式的不同可以分为微探针模式与显微镜模式。微探针模式与显微镜模式的主要区别在于采用的电离源的束斑直径大小。

微探针模式常见于激光解吸以及二次离子等质谱成像分析法，是将一束激光或离子束聚焦于样品表面微小区域进行样品解吸电离，再利用质谱仪记录下该采样点的信息，根据离子质荷比对样品表面物质进行定性分析。待此采样点分析结束后，将样品移动到下一个采样点采样分析。当选定区域分析结束后，将不同采样点的物质信息与空间信息相结合，经过重新建模后便可得到成像分析结果。但是这种微探针模式采用逐点扫描，使得成像分析十分耗时，成像分辨率往往取决于激光(离子等)束斑大小，即相邻采样点之间的距离，并且在采样点内部的空间信息亦不得而知。

相较于微探针模式，显微镜模式则是采用大束斑电离源直接采样，电离源同样可以是激光束或离子束，通常束斑直径大于100μm。将一束激光或离子聚焦于样品表面大范围区域进行解吸电离，随后将采样所得离子通过离子光学透镜到达位敏检测器上进行离子时间信息与空间信息的记录，再将时间信息与空间信息进行整合得到成像分析结果。显微镜模式不需要多次逐点扫描，使得这种方法检测速度快，能够大大节省质谱成像时间，并且空间分辨率不受限于微探针尺寸，理论上空间分辨率优于微探针模式。但是显微镜模式对仪器参数要求严苛，其空间分辨率与传输过程中的离子光学透镜的参数以及位敏检测器的空间分辨率息息相关，并且要考虑到离子产生后的空间分散对空间分辨率的影响。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种快速成像质谱仪，结构简单，可节省质谱成像时间，即使用一次激光照射，实现被解吸电离各成分的二维分布成像；通过多次激光照射或辅助以其它表面剥蚀方法，可实现各成分的三维空间分布。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速成像质谱仪，包括激光器、光学聚焦透镜组、多维移动平台、离子光学透镜、飞行时间质量分析器和位敏检测器；所述多维移动平台、离子光学透镜、飞行时间质量分析器和位敏检测器依次设置在真空腔体内，所述激光器设于多维移动平台和离子光学透镜之间的右上方或左上方，所述光学聚焦透镜组设于激光器的下方。

所述激光器为脉冲激光器。脉冲激光束斑直径为0.01～1000μm，激光照射强度为1×10⁵～1×10¹⁵W/cm²，激光波长为110～4500nm，激光脉宽为1fs～1ms，脉冲频率为0.1Hz～1MHz。

所述飞行时间质量分析器为直线式、反射式或多次反射式的飞行时间质量分析器。