[发明专利]一种用于质谱仪的离子操控及传输装置

说明书

本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种用于质谱仪的离子操控及传输装置，其主要结构包括离子操控及传输腔体，离子引入口，离子引入电极，离子操控区和离子引出电极等。本发明提出一种新的离子操控及传输结构，将传统中空平板电极分为四等份，在其上施加射频电压和脉冲电压，可在较高气压下获得离子高效传输和离子富集的目的，在其上施加直流电压亦可在较低气压下获得高效静电传输目的。将该结构与质谱电离源及质量分析器相结合不仅可有效提升离子传输效率，而且增加了离子的可操控性，有助于进一步提升质谱仪性能。

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种用于质谱仪的离子操控及传输装置。该装置利用四等分扇形电极组的结构，通过射频电场和静电场改变，实现对装置内离子的富集以及高效传输，适用于高气压和低气压离子传输，从而进一步提升仪器性能。

背景技术

离子传输系统是质谱仪器的核心部分之一，其主要作用是将电离源引入的离子高效率的传输到质量分析器中，同时减小离子的空间发散和速度发散，其不仅影响到质谱的灵敏度，而且与质谱分辨率密切相关。

离子传输一般分为静电传输和射频传输。静电传输一般采用静电圆环的结构，静电圆环的优势是具有旋转对称的结构，容易将离子束整形成圆形离子束，适用于绝大部分离子传输(一遍离子传输都是孔和孔之间)。另外其具有离子传输速度快、容易进行多透镜组合等静电传输的优势。静电圆环透镜的不足之处在于，其不适用于高气压，高气压下中性分子带来的碰撞较多，仅依靠静电场很难得到理想的离子调控效果，传输效率较低。射频传输是适用于高气压的离子传输手段，一般采用四极杆、六极杆、八极杆等结构，其原理是通过射频电场使得离子与中性分子反复碰撞从而逐渐会聚到中性线，实现高效离子传输。其不足之处在于，难以用于低气压下离子传输，低气压下中性分子少，射频传输无法获得足够碰撞，另外射频传输耗时长，对于一些需要时效性的离子传输，其无法适用。因此能否有一种结构可以同时适用于高气压和低气压。

通过在专利和论文的检索，检索到的涉及电离源加热的相关专利为：广州禾信分析仪器有限公司申请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，2017-01-25获得授权；美国西北太平洋国家实验室，2014年在Anal.Chem.2014,86,9162-9168发表的“Characterization of Ion Dynamics in Structures for Lossless IonManipulations”一种无损离子传输装置。前者技术特点为采用射频四极杆及脉冲高压相结合，进行离子传输及富集，用作大气压离子源引入装置；后者采用两块刻蚀的电路板，利用特殊的结构并结合射频和直流电场，从而实现离子在其中的无损传输。该两种方法均是采用射频和直流相结合的方式，均是通过碰撞约束离子，一般适用于高气压下离子传输，还无法同时适用于静电场和射频场。

发明内容

本发明目的在于提出一种新的离子操控及传输结构，可同时适用于高气压和低气压离子传输，具有较高的离子传输效率，增加了离子的可操控性，有助于进一步提升质谱仪性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

用于质谱仪的离子操控及传输装置，包括离子引入口，离子操控腔体，离子引入电极，离子操控区和离子引出电极；其特征在于：

以向上的方向为Y方向、向右的方向为X方向；

离子操控腔体为一中空密闭腔室，于其内部平行设有中部带通孔的板状离子引入电极和中部带通孔的板状离子引出电极，引入电极和离子引出电极中部通孔同轴，离子引出电极的四周边缘或右侧表面通过密封圈与离子操控腔体侧壁面或右端壁面密封，于离子操控腔体右端壁面上与离子引入电极中部通孔对应处设有离子出口；

一空心圆管状离子引入口于离子操控腔体左侧外部穿过离子操控腔体左端壁面进入离子操控腔体内部，离子引入口和引入电极中部通孔同轴且离子引入口右侧出口伸入至引入电极中部通孔内部，离子引入口外侧壁面通过密封圈与离子操控腔体左端壁面密封；