專利名稱：質(zhì)譜分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及質(zhì)譜分析儀，特別涉及能使離子阱的中心和電子源間的電勢(shì)差為恒定值的質(zhì)譜分析儀。
背景技術(shù)：
離子阱是一種性能優(yōu)良的質(zhì)量分析器，它進(jìn)行質(zhì)量分析的基本原理是首先將不同質(zhì)荷比的離子束縛在離子阱中，然后通過(guò)電場(chǎng)作用將不同質(zhì)荷比的離子區(qū)分開開，達(dá)到質(zhì)量分析的目的。離子阱質(zhì)量分析器具有體積小、容易加工、對(duì)真空度要求低、維護(hù)成本低、靈敏度高以及可進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此，基于離子阱質(zhì)量分析器被廣泛地應(yīng)用于各種質(zhì)譜儀中，特別是小型化或便攜式質(zhì)譜儀。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用的質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，包括依次設(shè)置的電子源105、電子透鏡104、3D離子阱、檢測(cè)器108，以及射頻電源106和電子門控制單元107等。該離子阱工作時(shí)，離子阱的環(huán)電極101上施加交變的射頻電壓，左右兩個(gè)端蓋電極102和103接地。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中電子門的工作圖，如圖2所示，在離子阱工作過(guò)程中的離子化階段，電子門都處于開啟狀態(tài)，在整個(gè)階段內(nèi)電子都可進(jìn)入離子阱內(nèi)電離中性物質(zhì)。中性物質(zhì)離子化的基本過(guò)程是帶有一定動(dòng)能的電子轟擊中性物質(zhì)，造成中性物質(zhì)丟失電子或化學(xué)鍵斷裂，從而形成分子離子或碎片離子。在電離過(guò)程中，形成的離子碎片與電子的動(dòng)能有直接的聯(lián)系，因此，標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)中的質(zhì)譜圖都是使用恒定動(dòng)能的電子(70eV) 去轟擊中性物質(zhì)得到的。根據(jù)圖2的工作方式，由于離子阱環(huán)電極101上施加交變的射頻電壓，而左右兩個(gè)端蓋電極接地，此時(shí)離子阱的場(chǎng)中心電勢(shì)并不為0，而是V/2，其中V是射頻電壓的幅度(半峰值)。燈絲發(fā)射出的電子具有的動(dòng)能應(yīng)等于燈絲本身的電勢(shì)與被轟擊的中性物質(zhì)所在位置的電勢(shì)之差，因此，在這種情況下，即使燈絲的電勢(shì)恒定，電子轟擊中性物質(zhì)的動(dòng)能也會(huì)隨著RF電壓變化，上述控制方式會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題1、電子動(dòng)能變化幅度非常大，產(chǎn)生的碎片離子峰與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)的匹配度很低，增大了物質(zhì)定性的難度；2、電子動(dòng)能交替變化，增加了電離過(guò)程中的不確定性，因此得到質(zhì)譜圖重復(fù)性較差。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本實(shí)用新型提供一種測(cè)量準(zhǔn)確度高的質(zhì)譜分析儀，還提供了一種測(cè)量準(zhǔn)確度高的質(zhì)譜分析儀的工作方法。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的質(zhì)譜分析儀，包括電子源、電子門以及離子阱；所述質(zhì)譜分析儀還包括檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述離子阱的工作電信號(hào)，并傳送到控制單兀；控制單元，所述控制單元用于根據(jù)接收到的所述工作電信號(hào)而控制所述電子門， 從而使得當(dāng)所述離子阱的中心與所述電子源間的電勢(shì)差為定值時(shí)，所述電子門打開，否則關(guān)閉所述電子門。根據(jù)上述的質(zhì)譜分析儀，作為優(yōu)選，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述工作電信號(hào)的相位或幅值，當(dāng)檢測(cè)到相同相位或同方向的等幅值時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉電子門。根據(jù)上述的質(zhì)譜分析儀，作為優(yōu)選，所述工作電信號(hào)為正弦波或矩形波電信號(hào)。根據(jù)上述的質(zhì)譜分析儀，作為優(yōu)選，當(dāng)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述工作電信號(hào)為零時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉所述電子門將上述質(zhì)譜分析儀應(yīng)用于質(zhì)譜分析中，其工作流程為(Al)檢測(cè)離子阱的工作電信號(hào)，并傳送到控制單元；(A2)控制單元根據(jù)接收到的所述工作電信號(hào)而控制所述電子門，以使當(dāng)所述離子阱的中心與電子源間的電勢(shì)差為定值時(shí)，所述電子門打開，從而使得所述電子源發(fā)射的電子以恒定的動(dòng)能進(jìn)入所述離子阱；(A3)待測(cè)物質(zhì)被進(jìn)入所述離子阱的電子撞擊而離子化，產(chǎn)生的離子被彈出所述離子阱；(A4)檢測(cè)被彈出離子阱的離子，經(jīng)分析后獲知待測(cè)物質(zhì)的信息。作為優(yōu)選，所述檢測(cè)單元檢測(cè)所述工作電信號(hào)的相位或幅值，當(dāng)檢測(cè)到相同相位或同方向的等幅值時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉所述電子門。作為優(yōu)選，所述工作電信號(hào)為正弦波或矩形波電信號(hào)。作為優(yōu)選，當(dāng)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述工作電信號(hào)為零時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉所述電子門。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果為1、僅在離子阱中心和電子源間電勢(shì)差為定值時(shí)才打開電子門，否則關(guān)閉所述電子門，使得進(jìn)入離子阱的電子的動(dòng)能基本保持恒定。因此，該方法可提高所得質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)的匹配度，從而提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。2、避免了 RF交變電壓引起的進(jìn)入離子阱的電子的動(dòng)能變化，提高了所得質(zhì)譜圖
的重復(fù)性。

參照附圖，本實(shí)用新型的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是這些附圖僅僅用于舉例說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中電子門的控制示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例1的質(zhì)譜分析儀的基本結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例1的電子門的控制示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例1的電子門的控制示意圖；[0034]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例1的工作方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖3-6和以下說(shuō)明描述了本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本實(shí)用新型。為了教導(dǎo)本實(shí)用新型技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實(shí)用新型的多個(gè)變型。由此， 本實(shí)用新型并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。實(shí)施例1 圖3示意性地給出了本實(shí)用新型實(shí)施例的質(zhì)譜分析儀的基本結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示， 所述質(zhì)譜分析儀包括電子源205，所述電子源用于發(fā)射電子。離子阱，所述離子阱用于離子化待測(cè)物質(zhì)，束縛離子以及彈出離子。所述離子阱可采用3D離子阱，具體包括環(huán)電極201、端蓋電極202、203。當(dāng)然還可以采用其他類型的，這些都是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。電源206，所述電源用于驅(qū)動(dòng)所述電子源和離子阱，其中為離子阱提供正弦波電壓。探測(cè)器208，所述探測(cè)器用于接收從所述離子阱彈出的離子。分析單元，所述分析單元用于分析接收到的所述探測(cè)器傳送來(lái)的信號(hào)，從而獲知待測(cè)物質(zhì)的類別、含量等信息。電子門204，所述電子門用于控制所述電子源發(fā)射出的電子通過(guò)與否，具體設(shè)置在所述電子源和離子阱之間。檢測(cè)單元209，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述電源輸出的所述離子阱的工作電壓信號(hào)的相位，并傳送到控制單元；所述檢測(cè)單元可采用電路或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧?07，所述控制單元用于根據(jù)接收到的所述工作電壓信號(hào)而控制所述電子門。所述控制單元可采用電路或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4、5示意性地給出了所述電子門的控制圖，如圖4、5所示，具體方式為當(dāng)檢測(cè)到相同相位或同方向等幅值的工作電信號(hào)時(shí)，如所述工作電信號(hào)為零時(shí)，此時(shí)離子阱的中心和電子源間的電勢(shì)差是定值，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉電子門。圖6示意性地給出了本實(shí)用新型實(shí)施例的質(zhì)譜分析儀的工作方法的流程圖。如圖 6所示，所述工作方法包括以下步驟(Al)檢測(cè)離子阱的工作電信號(hào)的相位，所述工作電信號(hào)為正弦波電壓信號(hào)，并傳送到控制單元；(A2)當(dāng)檢測(cè)到的相位相同或同方向等幅值的工作信號(hào)時(shí)，如所述工作電信號(hào)為零時(shí)，如圖4、5所示，所述離子阱的中心與電子源間的電勢(shì)差為定值，控制單元打開所述電子門，從而使得所述電子源發(fā)射的電子以恒定的動(dòng)能進(jìn)入所述離子阱；否則關(guān)閉所述電子門；(A3)待測(cè)物質(zhì)被進(jìn)入所述離子阱的電子撞擊而離子化，產(chǎn)生的離子被彈出所述離子阱；[0051](A4)檢測(cè)被彈出離子阱的離子，經(jīng)分析后獲知待測(cè)物質(zhì)的類別、含量等信息。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例達(dá)到的益處在于僅在離子阱中心和電子源間電勢(shì)差為定值時(shí)才打開電子門，否則關(guān)閉所述電子門，使得進(jìn)入離子阱的電子的動(dòng)能保持恒定，提高了所得質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)的匹配度，也提高了所得質(zhì)譜圖的可重復(fù)性。實(shí)施例2 一種質(zhì)譜分析儀，與實(shí)施例1不同的是電源為離子阱提供矩形波工作電壓。本實(shí)施例的上述的質(zhì)譜分析儀的工作方法，與實(shí)施例1不同的是電源為離子阱提供矩形波工作電壓。
權(quán)利要求1.質(zhì)譜分析儀，包括電子源、電子門以及離子阱；其特征在于所述質(zhì)譜分析儀還包括檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述離子阱的工作電信號(hào)，并傳送到控制單元； 控制單元，所述控制單元用于根據(jù)接收到的所述工作電信號(hào)而控制所述電子門，從而使得當(dāng)所述離子阱的中心與所述電子源間的電勢(shì)差為定值時(shí)，所述電子門打開，否則關(guān)閉所述電子門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜分析儀，其特征在于所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述工作電信號(hào)的相位或幅值，當(dāng)檢測(cè)到相同相位或同方向的等幅值時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉電子門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)譜分析儀，其特征在于所述工作電信號(hào)正弦波或矩形波電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜分析儀，其特征在于當(dāng)所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述工作電信號(hào)為零時(shí)，所述控制單元打開所述電子門，否則關(guān)閉所述電子門。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種質(zhì)譜分析儀，包括電子源、電子門以及離子阱；所述質(zhì)譜分析儀還包括檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述離子阱的工作電信號(hào)，并傳送到控制單元；控制單元，所述控制單元用于根據(jù)接收到的所述工作電信號(hào)而控制所述電子門，從而使得當(dāng)所述離子阱的中心與所述電子源間的電勢(shì)差為定值時(shí)，所述電子門打開，否則關(guān)閉所述電子門。本實(shí)用新型具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、成本低的等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J49/02GK202217640SQ20112035858
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉立鵬, 梁炎, 鄧嘉輝, 鄭毅, 馬喬 申請(qǐng)人:聚光科技(杭州)股份有限公司