一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，屬于微波等離子體質(zhì)譜儀技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微波等離子體炬(Microwave Plasma Torch)是金欽漢等人于1985年提出并研制成功的一種新型等離子體發(fā)生裝置，目前已廣泛用作原子發(fā)射光譜的光源，在全元素分析特別是金屬元素分析方面取得了豐富的成果。在質(zhì)譜領(lǐng)域里，Yixiang Duan將小功率MPT作為離子源與四極桿質(zhì)譜儀(Quadrupole Mass Spectrometer)聯(lián)用，用于非金屬元素的檢測。
[0003]質(zhì)譜儀是一類將物質(zhì)粒子(原子、分子)電離成離子，并通過適當?shù)姆€(wěn)定或變化的電磁場將他們按空間位置、時間先后等實現(xiàn)質(zhì)荷比分離，并檢測其強度來做定性定量的分析儀器。在眾多的分析方法中，基于質(zhì)譜儀器的分析方法是目前靈敏度最高、適用性最強、特異性最好的分析方法，無論是在科學研究和生產(chǎn)實踐中都具有不可替代的重要作用。三重四極串聯(lián)質(zhì)譜儀是眾多分析儀器中的高端儀器，其應用遍及海陸空、農(nóng)輕重、吃穿用等各個領(lǐng)域。
[0004]近年來三重四極質(zhì)譜通EI (電子轟擊)源、ESI (電噴霧電離)源、APCI (大氣壓化學電離)源的聯(lián)用儀器已經(jīng)非常流行。但是將MPT(微波等離子體源)與三重四極聯(lián)用的方案未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，進而提供一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，包括:加熱毛細管、偏轉(zhuǎn)電極、離子漏斗、第一八級桿、第二八級桿、第一四級桿、碰撞室、第二四級桿、檢測器、透鏡、透鏡組、第一殼體和第二殼體，所述第一殼體和第二殼體固定連接且內(nèi)部相連通，所述偏轉(zhuǎn)電極、離子漏斗、第一八級桿、透鏡、第二八級桿、透鏡組和第一四級桿依次設(shè)置在第一殼體內(nèi)，加熱毛細管設(shè)置在偏轉(zhuǎn)電極的下部，第二四級桿和檢測器依次設(shè)置在第二殼體內(nèi)，所述碰撞室設(shè)置在第一殼體和第二殼體結(jié)合部的內(nèi)側(cè)，碰撞室的一端與第一四級桿相連通，碰撞室的另一端與第二四級桿相連通。
[0008]現(xiàn)有微波等離子體炬火焰溫度較低(大約2000°C)，對于氣溶膠中的痕量水分極其敏感，不能把樣品金屬元素充分原子化。當樣品經(jīng)過MPT火焰進入質(zhì)譜儀中時多以樣品元素與不同陰離子或者水分子組成的金屬離子結(jié)合物形式存在，在質(zhì)譜圖中體現(xiàn)為不同質(zhì)量數(shù)的多個質(zhì)譜峰，對質(zhì)譜檢測造成干擾。為了消除這類干擾，我們使用了三重四極裝置。通過引入碰撞室將金屬離子結(jié)合物打碎，使金屬離子和陰離子的結(jié)合物、金屬離子和中性分子的結(jié)合物解離，形成單一的金屬離子。從而提高金屬離子的檢測靈敏度。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為圖1的局部放大圖。
[0011 ]圖3為使用碰撞室之前的質(zhì)譜圖。
[0012]圖4為使用碰撞室之后的質(zhì)譜圖。
[0013]圖3和圖4是以金屬元素Ba為例，濃度為lyg.mL-l的Ba(N03)2溶液在使用碰撞室前后的質(zhì)譜圖。圖3中可以看到8&+離子的多種結(jié)合物的質(zhì)譜峰，如[8&(0!1)] +、[83(顯3)] +、[Ba(N03)]+.H20等，而Ba+離子幾乎不可見。在使用碰撞室后，圖4中Ba+離子質(zhì)譜峰明顯，說明Ba離子結(jié)合物因碰撞誘導解離而生成了 Ba+離子，提高了檢測Ba的靈敏度。
[OOM]圖中的附圖標記，1為加熱毛細管，2為偏轉(zhuǎn)電極，3為離子漏斗，4為第一八級桿，5為第二八級桿，6為第一四級桿，7為碰撞室，8為第二四級桿，9為檢測器，10為透鏡，11為透鏡組，12為第一殼體，13為第二殼體。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明:本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護范圍不限于下述實施例。
[0016]如圖1和圖2所示，本實施例所涉及的一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，包括:加熱毛細管1、偏轉(zhuǎn)電極2、離子漏斗3、第一八級桿4、第二八級桿5、第一四級桿6、碰撞室7、第二四級桿8、檢測器9、透鏡10、透鏡組11、第一殼體12和第二殼體13，所述第一殼體12和第二殼體13固定連接且內(nèi)部相連通，所述偏轉(zhuǎn)電極2、離子漏斗3、第一八級桿4、透鏡10、第二八級桿5、透鏡組11和第一四級桿6依次設(shè)置在第一殼體12內(nèi)，加熱毛細管1設(shè)置在偏轉(zhuǎn)電極2的下部，第二四級桿8和檢測器9依次設(shè)置在第二殼體13內(nèi)，所述碰撞室7設(shè)置在第一殼體12和第二殼體13結(jié)合部的內(nèi)側(cè)，碰撞室7的一端與第一四級桿6相連通，碰撞室7的另一端與第二四級桿8相連通。
[0017]所述透鏡組11由三片透鏡組成。
[0018]金屬經(jīng)過微波等離子體源電離后進入加熱的金屬毛細管，在毛細管里脫去一部分溶劑。在金屬毛細管出口、偏轉(zhuǎn)電極、以及離子漏斗上加入特定的電壓，形成偏轉(zhuǎn)電場。在該電場的作用下，中性的溶劑分子不受電場力的作用，不能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而帶電的離子則在電場力的作用下進入離子漏斗。
[0019]離子漏斗由多個中心孔徑逐漸減小的金屬片組成。各金屬片上施加逐級降低的直流電壓，產(chǎn)生的前向電場力可以有效補償金屬離子因碰撞損失的動能，使得離子漏斗在低真空環(huán)境下具有較高的耐受能力。除直流電壓外，離子漏斗上還施加了射頻電壓，所有金屬片上的射頻電壓幅值相同，相鄰兩個金屬片上的射頻電壓相位相反。交錯的交流電壓在徑向形成了一種贗勢場(pseudo-potential)，將發(fā)散的離子束縛在離子漏斗中。
[0020]形成的單一金屬離子依次經(jīng)過雙八極桿區(qū)域。所述第一八級桿4和第二八級桿5均由八根相同長度的圓柱金屬桿組成，八極桿上加有直流電壓。除直流電壓外，八極桿上還施加了射頻電壓，所述八極桿分為兩組，不相鄰的四根桿子為一組，兩組桿子的射頻電壓幅值相同，但電壓相位相反。八極桿將離子傳輸?shù)降谝凰臉O桿質(zhì)量分析器區(qū)域，第一四極桿在四極桿射頻電壓的作用下將對離子進行初步分離，符合一定質(zhì)荷比要求的離子才能通過第一四極桿進入碰撞室。碰撞室中通入氬氣，通氣后碰撞室里的氣壓大約為0.2Pa左右。碰撞室由四根長方形的桿子組成，相對的兩根桿子為一組，兩組桿子的射頻電壓幅值相同，但電壓相位相反。碰撞室中通入氬氣，通氣后碰撞室里的氣壓大約為0.2Pa左右。金屬離子和陰離子的結(jié)合物、金屬離子與水分子的結(jié)合物與碰撞室里的氬氣分子發(fā)生碰撞，發(fā)生碰撞誘導解離，生成單一的金屬離子及其它的碎片離子或分子。離子進入第二個四極桿，第二個四極桿在射頻的作用下，將符合條件的金屬離子輸送到檢測器，不符合設(shè)定條件的離子則不能通過這個四極桿。
[0021]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，這些【具體實施方式】都是基于本實用新型整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，包括:加熱毛細管(1)、偏轉(zhuǎn)電極(2)、離子漏斗(3)、第一八級桿(4)、第二八級桿(5)、第一四級桿(6)、碰撞室(7)、第二四級桿(8)、檢測器(9)、透鏡(10)、透鏡組(11)、第一殼體(12)和第二殼體(13)，其特征在于，所述第一殼體(12)和第二殼體(13)固定連接且內(nèi)部相連通，所述偏轉(zhuǎn)電極(2)、離子漏斗(3)、第一八級桿(4)、透鏡(10)、第二八級桿(5)、透鏡組(11)和第一四級桿(6)依次設(shè)置在第一殼體(12)內(nèi)，加熱毛細管(1)設(shè)置在偏轉(zhuǎn)電極(2)的下部，第二四級桿(8)和檢測器(9)依次設(shè)置在第二殼體(13)內(nèi)，所述碰撞室(7)設(shè)置在第一殼體(12)和第二殼體(13)結(jié)合部的內(nèi)側(cè)，碰撞室(7)的一端與第一四級桿(6)相連通，碰撞室(7)的另一端與第二四級桿(8)相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，其特征在于，所述透鏡組(11)由三片透鏡組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，其特征在于，所述第一八級桿(4)和第二八級桿(5)均由八根相同長度的圓柱金屬桿組成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，其特征在于，所述八極桿分為兩組，不相鄰的四根桿子為一組，兩組桿子的射頻電壓幅值相同且電壓相位相反。
【專利摘要】本實用新型提供了一種微波等離子體三重四極質(zhì)譜儀，屬于微波等離子體質(zhì)譜儀技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型所述第一殼體和第二殼體固定連接且內(nèi)部相連通，所述偏轉(zhuǎn)電極、離子漏斗、第一八級桿、透鏡、第二八級桿、透鏡組和第一四級桿依次設(shè)置在第一殼體內(nèi)，加熱毛細管設(shè)置在偏轉(zhuǎn)電極的下部，第二四級桿和檢測器依次設(shè)置在第二殼體內(nèi)，所述碰撞室設(shè)置在第一殼體和第二殼體結(jié)合部的內(nèi)側(cè)，碰撞室的一端與第一四級桿相連通，碰撞室的另一端與第二四級桿相連通。本實用新型使用了三重四極裝置，通過引入碰撞室將金屬離子結(jié)合物打碎，使金屬離子和陰離子的結(jié)合物、金屬離子和中性分子的結(jié)合物解離，形成單一的金屬離子。從而提高金屬離子的檢測靈敏度。
【IPC分類】H01J49/10, H01J49/42
【公開號】CN205140928
【申請?zhí)枴緾N201520881636
【發(fā)明人】杜永光, 凌星, 張小華
【申請人】北京普析通用儀器有限責任公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月6日