[发明专利]一种飞行时间质谱仪的激光能量控制方法

权利要求书

1.一种基于透过率渐变中性密度滤光片的激光能量调控方法，主要应用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)的离子源部分，其特征在于，在保持光谱分布的前提下，利用滤光片透过率渐变的特性，通过转动或移动滤光片，实现输出光能的可调、可控和精确调整。

2.根据权利要求1所述MALDI-TOF-MS离子源部分包括激光器、透过率渐变中性密度滤光片、滤光片控制电机和控制器，光纤耦合透镜、传输光纤和固定件（或其他光能传输方式）、光束准直聚焦光路，基质和样品放置基板。

3.根据权利要求1所述，透过率渐变的中性密度滤光片位于激光器输出孔和光纤耦合装置之间，在激光耦合进光纤前进行能量控制；倾斜滤光片使反射光无法回到激光器内；所述滤光片厚度有一定限制，一般在1mm~3mm，倾斜放置的操作会导致激光光束相对于出射位置有一定偏移，厚度越大偏移量越大；滤光片外形需要针对整体结构进行设计考量，圆形滤光片一般外径在20mm~100mm，内径在5mm~10mm。

4.根据权利要求1所述，通过可变透过率的滤光片进行激光能量动态调控，滤光片形状包括圆形，矩形等，圆形滤光片通过中轴电机带动旋转控制透过率，矩形滤光片利用电机进行平移控制透过率；在激光器输出能量发生改变，检测精度下降甚至故障，也能够通过调整滤光片透过率恢复系统的原有功能和检测精度。

5.根据权利要求1所述滤光片具有全透区域和渐变透射率区域，以圆形渐变透过率滤光片为例，该滤光片具有环向角度90°的全透区域，并在环向270°范围透过率从0~100% 渐变；滤光片的透射率变化区域能够使出射激光能量在初始能量的0~100% 范围变化，针对不同的样品和基质，需要的激发激光能量不同，转动滤光片使激光入射在滤光片的不同位置得到不同强度的输出激光能量。

6.根据权利要求5所述，为找到激光强度与滤光片的对应位置，本发明利用光电开关监测滤光片透过率从0跳变至100% 或100%跳变至0的现象找到激光出射的准确节点。

7.根据权利要求5所述，在转动或移动滤光片时，透过率线性变化，理想情况下光纤输出能量也为线性变化，实际测试可发现最终输出端输出能量变化与透过率变化非线性。

8.根据权利要求7所述，通过实际测试得到滤光片透过率与输出能量对应关系的拟合曲线，即激光入射滤光片位置与输出能量关系曲线，再利用电机和控制器控制滤光片以达到需求的输出能量。

9.根据权利要求2所述，激光在通过滤光片后存在通过光纤传输或空间光传输两种方案；本发明所述系统中各个部件相对独立，两种传输方法都可使用，仅需替换对应器件，可针对系统空间结构进行针对设计和调整。

10.根据权利要求9所述，光纤传输方案中一般使用芯径为200um、100um等光纤，光纤规格主要与激光器和光纤耦合有关；光纤芯径大，对光纤耦合透镜的要求相对较低，允许在光纤端面的聚焦光斑更大，并且可使更多能量进入光纤，提高传输效率；光纤芯径小更易于最终基板上的聚焦光斑直径减小，提高MALDI-TOF-MS系统对样品分子量的分辨率。

11.根据权利要求2所述，由于光束具有一定发散角并且在基板上的光斑较大，存在准直聚焦光路，该光路主要影响基板上聚焦光斑尺寸和能量，聚焦点光斑尺寸通常需要达到直径100um以内；光路使用透镜类型不限，包括玻璃透镜、塑料透镜、胶合透镜、超透镜等；透镜数量不限，典型光路可使用两片透镜，一做准直，一做聚焦；也可使用4片式聚焦光路，主要目的为消球差，缩小基板上的聚焦点光斑尺寸，减小离子源的激发离子团在电场中的飞行时间差，提高系统分辨率。

12.根据权利要求11所述，光纤输出后的准直聚焦光路使用透镜面型不限，所述面型包括球面、非球面和自由曲面，非球面透镜有助于缩小聚焦点光斑直径；在本发明所述MALDI-TOF-MS系统中，聚焦点光斑直径越小，单位面积能量越高，同时生物分子被激发形成的离子团体积更小，能够有效提高信号分辨率。