一種四極桿質量分析器制造技術

本實用新型專利技術屬于質量分析儀器技術領域，具體為一種四極桿質量分析器。該四極桿電極系統是由橫截面為梯形和圓弧組合形狀的四個柱狀電極,也稱之梯形圓弧柱狀電極,圍繞一中心軸對稱分布所構造而成.四個電極的圓弧面朝向中心軸,且合圍成一同心圓.四個電極兩兩對稱.所述梯形和圓弧組合形狀中，梯形為等腰梯形，圓弧與梯形的兩腰相切，切點為梯形的兩個頂點，該頂點為梯形較短的底邊與兩腰的交點。該形狀的電極所構成的四極電極系統,可以產生以四極場為主的電場分布,通過結構優化，可獲得較高的質譜分析性能,且電極的制造相對簡單。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術屬于質量分析儀器
，具體為一種四極桿質量分析器。該四極桿電極系統是由橫截面為梯形和圓弧組合形狀的四個柱狀電極,也稱之梯形圓弧柱狀電極,圍繞一中心軸對稱分布所構造而成.四個電極的圓弧面朝向中心軸,且合圍成一同心圓.四個電極兩兩對稱.所述梯形和圓弧組合形狀中，梯形為等腰梯形，圓弧與梯形的兩腰相切，切點為梯形的兩個頂點，該頂點為梯形較短的底邊與兩腰的交點。該形狀的電極所構成的四極電極系統,可以產生以四極場為主的電場分布,通過結構優化，可獲得較高的質譜分析性能,且電極的制造相對簡單。【專利說明】一種四極桿質量分析器
本技術屬于質量分析儀器
，具體涉及一種用于離子選擇和離子質量分析的四極桿質量分析器。
技術介紹
質譜儀由于具有高靈敏度和高選擇性等優點，已被廣泛用于各種化學、生物物質的檢測。它可以提供各種被分析物的母體離子和碎片離子的質量信息。這可讓我們定性確定物質的種類和結構，或定量確定物質的含量。質譜分析一般有如下幾步:樣品的離子化、離子的傳輸與聚焦、離子的質量分析、離子的檢測。其中離子檢測是在質量分析器中實現的。 質量分析器有多種，如離子阱、飛行時間、軌道離子阱、四極桿。四極桿質量分析器，是目前市場上應用最廣泛的質譜之一。它是通過在兩兩相對的極桿上分別施加相位相反的直流和射頻電壓，從而在四極桿圍成的區域里形成四極電場。通過相關操作，使不同質荷比的離子按質荷比從小到大的順序依次通過而被檢測，實現質量分析。 理論上，四極桿的極桿應是雙曲面極桿，這樣會產生較理想的四極場。但是，由于雙曲面加工難度較大和組裝誤差較大，普遍采用圓桿來代替。四根圓桿電極以方形陣列的形式放置，當圓桿半徑r與場半徑Γ(ι滿足一定關系時，電場較接近雙曲面電場。盡管如此，實驗和模擬對比雙曲面電極四極桿與圓桿電極四極桿性能發現，后者較前者分辨率和離子傳輸效率降低。 關于圓桿電極的四極桿的性能下降，人們認為是由于十二階場、二十階場和一些更高階場導致的。因為決定四極桿內部電場分布的是r與Γ(ι的比例關系，前人做了一系列的優化工作。人們認為要使四極桿性能提高，必須使十二極場的含量為零，如Denison 提出當 r=l.148rQ 時，十二階場含量為零，該比例四極桿的性能也較先前四極桿的性能得到提高。后來，不斷有人計算出新的r與Γ(ι的比例，使十二極場含量為零。 Gibson 和 Taylor 研究認為除十二階場外，含量較小，數量總多的其它高階場對四極桿的性能總和影響不可忽視，并提出當r/^在 1.12和1.13之間四極桿具有最好的性能。Douglas 和 Konenkov 模擬研究發現當 r/r0=l.128-1.130，多級場系數 A6 和 A10 符號相反，大小接近，互相彌補，獲得最佳的四極質譜性能。Ding 等發現加入 2.6% 的八極場四極桿的質量分辨率獲得極大地提高，不過離子通過率下降明顯。在分辨率達到3000時，離子通過率只有傳統四極桿的十分之一。 總而言之，前人在提高四極桿性能主要有兩個途徑，設法降低高階場的含量和利用某些高階場。兩者各有利弊。本申請的專利技術人在專利申請號為201410090932.X和中給出了一種新型離子阱，其電極形狀的橫截面為梯形圓弧組合圖形，該形狀與雙曲面的等勢能面更加接近。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種分析性能好、加工難度較低的四極桿質量分析器。 本技術提供的四極桿質量分析器，是由四個柱狀電極以一個軸為中心對稱排列構成，相鄰的兩個柱狀電極之間夾角為90度；該柱狀電極的橫截面為等腰梯形和圓弧構成的組合形狀，其中，連接圓弧兩端點的弦與梯形上底邊重合，且圓弧與梯形的兩腰相切，也稱之梯形圓弧柱狀電極；柱狀電極的圓弧端朝向中心對稱軸；柱狀電極的中心處開有凹槽，供離子彈出。 本技術中，所述柱狀電極，其橫截面的梯形的下底邊的底角b等于圓弧圓心角a的一半；b取值為10° 10°，大小根據需要進行調節。 本技術中四根柱狀電極可以完全相同，平行環繞著一中心對稱軸合圍成一空間，并且外切于一個圓。該情況下，高階場成分只有A6、A1(1、A14等。如圖2所示。 本技術中，所述四個柱狀電極，相對的兩個為一組，兩組形狀可以不同，每組的柱狀電極之間的距離可以不同。該情況下，可加入一定量的八階場等。如圖3所示。 本技術中，所述柱狀電極是采用任意導電材料加工而成。 本技術中，由于電極內的電場是有電極形狀和電極位置決定的，因此，本技術可通過調節梯形圓弧柱狀電極的梯形和圓弧形狀以及電極間的相對距離，來調節電場分布，以獲得最佳的四極桿質譜性能，從而獲得更好的離子質量分析和離子傳輸性能。 本技術的四極桿優點在于，由于橫截面為圓弧和梯形的組合形狀的柱狀電極較圓桿更加接近雙曲面形狀，可通過優化，降低高階場成分的含量，獲得較好的四極桿質量分析性能。同時，相比雙曲面電極，加工難度明顯降低。 本技術給出的四極桿質量分析器可以用于質量分析，或離子傳輸，也可作為線性尚子講。 本技術給出的四極桿質量分析器可以單獨使用，也可以和其他實驗系統，如其他類型的質譜儀，如離子阱質譜，飛行時間質譜等聯合起來使用。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1:由梯形圓弧柱狀電極所組成四極桿的軸測圖。 圖2:由四根完全相同的梯形圓弧柱狀電極所組成的四極桿的橫截面結構示意圖。 圖3:不同形狀的梯形圓弧柱狀電極所組成的四極桿的橫截面結構示意圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖和實例對本技術作進一步詳細說明。 圖1為一個由四根完全相同的梯形圓弧柱狀電極所組成的四極桿結構示意圖。四根完全相同的具有梯形圓弧截面的柱狀電極，它們兩兩平行圍繞著一中心對稱軸分布，相鄰的兩個電極之間夾角為90度,并且四個電極的截面圓弧外切同一個圓,被相對固定。 圖2為一個具有完全相同的梯形圓弧柱狀電極組成的四極桿橫截面圖。圖2中的參數^為電極之間外切圓的半徑，即場半徑，r為圓弧半徑，a為圓弧的圓心角，d為梯形的高，b為梯形的底角，由于圓弧與梯形相切與其頂點，故a=2b。影響四極桿的電場的主要參數是圓弧半徑與場半徑比例關系，圓弧的弧度。實際優化過程中，首先調節這些參數。 圖3為一個具有不同形狀的梯形圓弧柱狀電極組成的四極桿橫截面圖。形狀不同包括圓弧半徑不同，即R2 ^ Rl,圓弧弧度不同al ^ a2，以及梯形的高hi ^ h2。這些形狀不同存在于兩對相對的電極，即相鄰電極形狀不同，相對的電極完全一樣，這樣可以引入八極場等。 圖3中，兩對相對的電極之間的距離的一半分別為X和y，X和y可以相等也可以不相等。這些參數同樣顯著影響四極桿內部的電場分布。【權利要求】1.一種四極桿質量分析器，其特征在于由四個柱狀電極以一個軸為中心對稱排列構成，相鄰的兩個柱狀電極之間夾角為90度；該柱狀電極的橫截面為等腰梯形和圓弧構成的組合形狀，其中，連接圓弧兩端點的弦與梯形上底邊重合，且圓弧與梯形的兩腰相切，也稱之梯形圓弧柱狀電極；柱狀電極的圓弧端朝向中心對稱軸；柱狀電極的中心處開有凹槽，供離子彈出。2.根據權利要求1所述的四極桿質量分析器，其特征在于所述柱狀電極，其橫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種四極桿質量分析器，其特征在于由四個柱狀電極以一個軸為中心對稱排列構成，相鄰的兩個柱狀電極之間夾角為90度；該柱狀電極的橫截面為等腰梯形和圓弧構成的組合形狀，其中，連接圓弧兩端點的弦與梯形上底邊重合，且圓弧與梯形的兩腰相切，也稱之梯形圓弧柱狀電極；柱狀電極的圓弧端朝向中心對稱軸；柱狀電極的中心處開有凹槽，供離子彈出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黨乾坤，陳斌，楊凱，王強，韓雙來，俞曉峰，王冠軍，丁傳凡，
申請(專利權)人：復旦大學，中國環境檢測總站，聚光科技杭州股份有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31