[发明专利]基于质谱技术的元素检测装置和方法

权利要求书

1.基于质谱技术的元素检测装置，所述基于质谱技术的元素检测装置包括质量分析单元和检测器；其特征在于，所述基于质谱技术的元素检测装置还包括：

离子源，所述离子源采用磁控管电子回旋共振离子源，从离子源出射离子依次进入第一离子透镜组、第二离子透镜组和质量分析单元；

第一离子透镜组，穿过所述第一离子透镜组的离子被聚焦；

第二离子透镜组，穿过所述第二离子透镜组的离子的动能与所述质量分析单元匹配。

2.根据权利要求1所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述第二离子透镜组包括多个离子透镜，依次施加在多个离子透镜上的电压为正负交替，穿过所述第二离子透镜组的离子的动能下降二个数量级。

3.根据权利要求1所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述元素检测装置还包括：

第三离子透镜组，离子依次穿过所述第二离子透镜组和第三离子透镜组，穿过所述第三离子透镜组的离子被偏转。

4.根据权利要求1所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述质量分析单元包括依次设置的第一级多极杆质量分析器、碰撞反应池和第二级多极杆质量分析器。

5.根据权利要求1所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述质量分析单元包括推斥极、无场飞行区和检测器，所述无场飞行区包括第一入射栅网；所述质量分析单元还包括：

牵引电极，所述牵引电极和所述第一入射栅网间形成第一离子加速区；

第一栅网和第二栅网，所述第一栅网和第二栅网间电势差为零；所述推斥极和第一栅网间，以及第二栅网和牵引电极间形成第二离子加速区；离子依次穿过第一栅网、第二栅网、第一入射栅网和无场飞行区，被所述检测器接收。

6.根据权利要求5所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述质量分析单元还包括：

反射区，所述反射区包括第一反射场和第二反射场，所述第一反射场包括第二入射栅网和反射电极，第二反射场包括所述反射电极和反射板；从所述无场飞行区出射的离子被所述反射区反射，之后被所述检测器接收。

7.根据权利要求6所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述第二离子加速区和第一反射场、第二反射场满足：

E₁、E₃、E₄、E₅分别是所述第二离子加速区、第一离子加速区、第一反射场和第二反射场的电场强度，z₀、d_G、d₂、d₃、d₄、d₅分别是入射离子和第一栅网间的距离、第一栅网和第二栅网间的距离、第二栅网和牵引电极间的距离、牵引电极和第一入射栅网间的距离、第二入射栅网和反射电极间的距离、反射电极和反射板间的距离；L是离子在第一入射栅网和检测器间飞行的长度。

8.根据权利要求5所述的基于质谱技术的元素检测装置，其特征在于，所述第二离子加速区和无场反射区满足：

E₁、E₃分别是所述第二离子加速区、第一离子加速区的电场强度，z₀、d_G、d₂、d₃分别是入射离子和第一栅网间的距离、第一栅网和第二栅网间的距离、第二栅网和牵引电极间的距离、牵引电极和第一入射栅网间的距离；L是离子在第一入射栅网和检测器间飞行的长度。

9.基于质谱技术的元素检测方法，所述基于质谱技术的元素检测方法包括以下步骤：

(A1)待测物在磁控管电子回旋共振离子源内被离子化；

(A2)离子依次被聚焦和降低动能，离子的动能与质量分析单元匹配；

(A3)检测器接收从质量分析单元出射的离子，从而获得待测物中元素的含量。

10.根据权利要求9所述的基于质谱技术的元素检测方法，其特征在于，在步骤(A2)中，离子动能下降二个数量级。