專利名稱：小型離子阱檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
小型離子阱檢測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)設(shè)備，具體地說是一種利用離子阱質(zhì)量分析技術(shù)，檢 測(cè)分析物質(zhì)含量及品質(zhì)的小型離子阱檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
[0002]眾所周知，1911年世界第一臺(tái)質(zhì)譜裝置誕生，40年代用于同位素測(cè)定和無機(jī)元 素分析，50年代開始有機(jī)分析，60年代研究GC-MS聯(lián)用技術(shù)，70年代計(jì)算機(jī)引入。 根據(jù)離子源系統(tǒng)的電離方式不同，質(zhì)譜儀可分為以下幾種快原子轟擊離子源，基質(zhì)輔 助激光解吸電離源，電噴霧電離源，大氣壓化學(xué)電離源。質(zhì)譜分析技術(shù)因其與生物及化 學(xué)方法相比速度快、無污染，精度高，可廣泛用于對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行分析，在生物、制藥 及農(nóng)副產(chǎn)品分析中得到廣泛應(yīng)用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的質(zhì)譜儀器廠很多，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，由 于質(zhì)譜分析技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)及在線分析領(lǐng)域的日益廣泛，質(zhì)譜儀器不斷向?qū)Ｓ没?、小型化?固態(tài)化、模塊化和快速實(shí)時(shí)方向發(fā)展。從質(zhì)量分析器和離子源看，有機(jī)質(zhì)量分析器分為 以下幾種氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，其他有機(jī)質(zhì)譜儀主要有 基質(zhì)輔助激光解吸飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(MALDI-TOFMS)，傅里葉變換質(zhì)譜儀(FT-MS) 等。但由于目前質(zhì)譜儀因其功能的多樣化、復(fù)雜性、精密性，因此操作復(fù)雜，價(jià)格昂 貴，而且大多是大型質(zhì)譜儀不便于做成微型化。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于激光激發(fā)離 子源、離子阱質(zhì)量分析技術(shù)、小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵及單片機(jī)電路系統(tǒng)的小型離 子阱檢測(cè)器。[0004]本實(shí)用新型可以通過如下措施達(dá)到。[0005]一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征是包括激光激發(fā)離子源系統(tǒng)、離子阱質(zhì)量分析 系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及記錄顯示系統(tǒng)組成，激光激發(fā)離子源 系統(tǒng)由樣品室和激光器組成，離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)由小型離子阱、激光器和緩沖氣體通 道組成，并且與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)連接，真空系統(tǒng)由小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵組 成，并且與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)和離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，離子檢測(cè)系統(tǒng)由閃爍體檢 測(cè)器、微電流放大器組成，并且與離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集 器、數(shù)據(jù)處理器和單片機(jī)電路組成，并且與離子檢測(cè)系統(tǒng)連接，記錄顯示系統(tǒng)由液晶顯 示器組成，并且與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。[0006]本實(shí)用新型的激光激發(fā)離子源系統(tǒng)采用激光照射，將制備好的樣品放在樣品室 的載物臺(tái)上，采用激光照射使大分子樣品氣化并初步電離然后經(jīng)狹縫進(jìn)入離子阱質(zhì)量分 析系統(tǒng)。光離子化作為一種電離方式，可以使電離能小于光子能量的樣品分子得到電 離，不同的波長(zhǎng)可以使不同的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)發(fā)生電離。[0007]本實(shí)用新型的離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)由小型離子阱、激光器和緩沖氣體通道組成。小型離子阱采用矩形離子阱結(jié)構(gòu)，其截面被設(shè)計(jì)成矩形。矩形離子阱是一種線性離 子阱，采用這種設(shè)計(jì)的原因是，矩形離子阱具有更高的離子存儲(chǔ)能力和離子捕獲效率。 它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由3對(duì)平板電極構(gòu)成，分別為X電極對(duì)，Y電極對(duì)和Z電極對(duì)。當(dāng)此小型 離子阱工作時(shí)，X電極對(duì)上分別施加一相位差180度的共振頻率信號(hào)，用以輔助離子的共 振逐出；Y電極對(duì)上施加一高壓射頻信號(hào)，用以對(duì)離子的捕獲和質(zhì)量分析；Z電極對(duì)上 分別施加直流信號(hào)，用于對(duì)離子在軸向的捕獲。小型離子阱通道安裝有可以發(fā)射不同光 波的激光器，使進(jìn)入離子阱內(nèi)的蛋白質(zhì)等大分子樣品氣體在不同補(bǔ)償光波的照射下電離 產(chǎn)生離子，隨即被小型離子阱捕獲、束縛。在緩沖氣體的碰撞作用下，被捕獲、束縛的 離子不斷與其完成能量交換，最后相對(duì)穩(wěn)定的存儲(chǔ)在小型離子阱內(nèi)部。緩沖氣體采用高 純氦氣，從緩沖氣體通道進(jìn)入小型離子阱。不同波長(zhǎng)的光子在一個(gè)離子阱電離周期內(nèi)連 續(xù)電離樣品氣體分子，并被離子阱連續(xù)不斷的捕獲，從而實(shí)現(xiàn)離子的富集。小型離子阱 的另一側(cè)狹縫處連接離子檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)彈出的離子。[0008]本實(shí)用新型的真空系統(tǒng)由小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵組成，并且與激光激發(fā) 離子源系統(tǒng)和離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，用于對(duì)儀器抽真空。高真空是小型離子阱檢測(cè) 器工作不可缺少的前提，激光激發(fā)離子源系統(tǒng)、離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)都要工作在真空條 件下。本實(shí)用新型中的儀器采用微型無油渦輪分子真空泵作為后級(jí)高真空抽氣設(shè)備，由 于不存在油氣污染和比較高的真空，因而特別有助于提高小型離子阱檢測(cè)器的測(cè)量靈敏 度，這對(duì)儀器很重要。真空不良，不僅導(dǎo)致儀器性能下降，影響分析結(jié)果，還會(huì)引起低 真空放電，破壞電絕緣性，污染離子阱質(zhì)量分析器，甚至損壞儀器。[0009]本實(shí)用新型的離子檢測(cè)系統(tǒng)由閃爍體檢測(cè)器、微電流放大器組成，并且與離子 阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接。閃爍體檢測(cè)器由閃爍體和光電倍增管組合而成。改變疊加到矩形 離子阱的射頻電壓，被儲(chǔ)存的離子按照質(zhì)荷比從離子阱的狹縫逐出，離子打到閃爍體檢 測(cè)器的閃爍體上時(shí)，閃爍體產(chǎn)生光子，經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再經(jīng)微電流放大器放 大，然后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，得到質(zhì)譜圖，經(jīng)單片機(jī)電路，最終 顯示在液晶顯示器上。[0010]本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器和單片機(jī)電路組成，并 且與離子檢測(cè)系統(tǒng)和記錄顯示系統(tǒng)連接。離子檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)采集器采集和數(shù)據(jù)處理器處理，從而得到質(zhì)譜圖，最后經(jīng)單片機(jī)電路顯示在液晶顯 不器上。[0011]本實(shí)用新型的記錄顯示系統(tǒng)由液晶顯示器組成，用于顯示從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)傳來 的質(zhì)譜圖。[0012]本實(shí)用新型的單片機(jī)電路對(duì)儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和記錄顯示系統(tǒng)進(jìn)行控制，這 樣工作時(shí)不用外接電腦，簡(jiǎn)單、便捷，達(dá)到小型化的目的。[0013]
[0014]圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。[0015]圖2是本實(shí)用新型儀器的結(jié)構(gòu)剖面圖。[0016]具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。[0018]本實(shí)用新型激光器1與樣品室2相連接，樣品室2經(jīng)狹縫與小型離子阱3相連接，小型離子阱3與激光器5和緩沖氣體通道6相連接，真空系統(tǒng)4經(jīng)狹縫與樣品室2和 小型離子阱3相連接，小型離子阱3經(jīng)狹縫與離子檢測(cè)系統(tǒng)7相連接，離子檢測(cè)系統(tǒng)7與 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8、9相連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8、9與記錄顯示系統(tǒng)10相連接。[0019]如圖1所示，一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征包括激光激發(fā)離子源系統(tǒng)、離子 阱質(zhì)量分析系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及記錄顯示系統(tǒng)組成。儀器 工作時(shí)首先將制備好的樣品放在樣品室2的載物臺(tái)上，然后真空系統(tǒng)4中的小型渦輪分子 真空泵和機(jī)械泵對(duì)樣品室2和小型離子阱3進(jìn)行抽真空使儀器達(dá)到使用要求，經(jīng)激光器 1照射使樣品氣化并初步電離，被氣化并初步電離的樣品從樣品室2右端的狹縫進(jìn)入小型 離子阱3，激光器5可以發(fā)射不同的光波使進(jìn)入小型離子阱3中的樣品氣體進(jìn)一步電離， 隨即被小型離子阱捕獲、束縛，緩沖氣體采用高純氦氣，從緩沖氣體通道6進(jìn)入小型離 子阱3，在緩沖氣體的碰撞作用下，被捕獲、束縛的離子不斷與其完成能量交換，最后相 對(duì)穩(wěn)定的存儲(chǔ)在小型離子阱3的內(nèi)部，不同波長(zhǎng)的光子在一個(gè)離子阱電離周期內(nèi)連續(xù)電 離樣品氣體分子，并被離子阱連續(xù)不斷的捕獲，從而實(shí)現(xiàn)離子的富集，改變疊加到矩形 離子阱3的射頻電壓，被儲(chǔ)存的離子按照質(zhì)荷比從離子阱3的狹縫逐出，進(jìn)入離子檢測(cè)系 統(tǒng)7，離子打到離子檢測(cè)系統(tǒng)7中的閃爍體檢測(cè)器上的閃爍體上時(shí)，閃爍體產(chǎn)生光子，經(jīng) 光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再經(jīng)微電流放大器放大，放大的電信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8和 9，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器采集和數(shù)據(jù)處理器處理，得到質(zhì)譜圖，經(jīng)單片機(jī)電路9中的分析軟件分 析、處理后顯示在液晶顯示器10上。單片機(jī)電路9對(duì)儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8和記錄顯示 系統(tǒng)10進(jìn)行控制，這樣工作時(shí)不用外接電腦，簡(jiǎn)單、便捷，達(dá)到小型化的目的。[0020]如圖2儀器結(jié)構(gòu)剖面圖所示，一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征包括激光激發(fā)離 子源系統(tǒng)1和2，離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)3、5和6，真空系統(tǒng)4，離子檢測(cè)系統(tǒng)7，數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)8和9，記錄顯示系統(tǒng)10組成。儀器工作時(shí)的電源及電源控制系統(tǒng)由11組成， 經(jīng)傳輸線12、13、14、15、16、17、18、19、20、21分別與激光器1、激光器5、緩沖氣 體通道6、小型離子阱3、小型渦輪分子真空泵、機(jī)械泵、離子檢測(cè)系統(tǒng)7、數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)8、單片機(jī)電路9、記錄顯示系統(tǒng)10相連接。儀器工作時(shí)首先將制備好的樣品放在樣 品室2的載物臺(tái)上，并封閉樣品室2，然后真空系統(tǒng)4中的小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵 對(duì)樣品室2和小型離子阱3進(jìn)行抽真空使儀器達(dá)到使用要求，氣體從真空系統(tǒng)4中的排 氣通道22排出。經(jīng)激光器1照射使樣品氣化并初步電離，被氣化并初步電離的樣品從 樣品室2右端的狹縫進(jìn)入小型離子阱3，激光器5可以發(fā)射不同的光波使進(jìn)入小型離子阱 3中的樣品氣體進(jìn)一步電離，隨即被小型離子阱捕獲、束縛，緩沖氣體采用高純氦氣，從 緩沖氣體通道6進(jìn)入小型離子阱3，在緩沖氣體的碰撞作用下，被捕獲、束縛的離子不斷 與其完成能量交換，最后相對(duì)穩(wěn)定的存儲(chǔ)在小型離子阱3的內(nèi)部，不同波長(zhǎng)的光子在一 個(gè)離子阱電離周期內(nèi)連續(xù)電離樣品氣體分子，并被離子阱連續(xù)不斷的捕獲，從而實(shí)現(xiàn)離 子的富集，改變疊加到矩形離子阱3的射頻電壓，被儲(chǔ)存的離子按照質(zhì)荷比從離子阱3的 狹縫逐出，進(jìn)入離子檢測(cè)系統(tǒng)7，離子打到離子檢測(cè)系統(tǒng)7中的閃爍體檢測(cè)器上的閃爍體 23上時(shí)，閃爍體23產(chǎn)生光子，光子經(jīng)光電倍增管M轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再經(jīng)微電流放大器25 放大，放大的電信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8和9，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器沈采集和數(shù)據(jù)處理器27處 理，得到質(zhì)譜圖，經(jīng)單片機(jī)電路9中的分析軟件分析、處理后顯示在液晶顯示器10上。 單片機(jī)電路9對(duì)儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8和記錄顯示系統(tǒng)10進(jìn)行控制，這樣工作時(shí)不用外接電腦，簡(jiǎn)單、便捷，達(dá)到小型化的目的,
權(quán)利要求1.一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征在于由激光激發(fā)離子源系統(tǒng)、離子阱質(zhì)量分析 系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及記錄顯示系統(tǒng)組成，激光激發(fā)離子源 系統(tǒng)由樣品室和激光器組成，離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)由小型離子阱、激光器和緩沖氣體通 道組成，并且與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)連接，真空系統(tǒng)由小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵組 成，并且與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)和離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，離子檢測(cè)系統(tǒng)由閃爍體檢 測(cè)器、微電流放大器組成，并且與離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集 器、數(shù)據(jù)處理器和單片機(jī)電路組成，并且與離子檢測(cè)系統(tǒng)連接，記錄顯示系統(tǒng)由液晶顯 示器組成，并且與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征在于激光激發(fā)離子源系統(tǒng)采 用激光照射使樣品氣化并初步電離，然后進(jìn)入離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征在于離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)安 裝有可發(fā)射不同光波的激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型離子阱檢測(cè)器，其特征在于儀器的控制和處理系統(tǒng) 直接由單片機(jī)構(gòu)成，通過電路連接到液晶顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小型離子阱檢測(cè)器，特征在于由激光激發(fā)離子源、離子阱質(zhì)量分析、真空、離子檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及記錄顯示系統(tǒng)組成，激光激發(fā)離子源系統(tǒng)由樣品室和激光器組成，離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)由小型離子阱、激光器和緩沖氣體通道組成，并與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)連接，真空系統(tǒng)由小型渦輪分子真空泵和機(jī)械泵組成，并與激光激發(fā)離子源系統(tǒng)和離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，離子檢測(cè)系統(tǒng)由閃爍體檢測(cè)器、微電流放大器組成，并與離子阱質(zhì)量分析系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器和單片機(jī)電路組成，并與離子檢測(cè)系統(tǒng)連接，記錄顯示系統(tǒng)為液晶顯示器，并與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，具有簡(jiǎn)單、便捷，達(dá)到小型化的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J49/42GK201812791SQ20102050591
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者代驥辰, 莊坤, 張奇, 徐偉偉, 王連杰, 苗金水, 馬嘯塵 申請(qǐng)人:苗金水