一種四極桿質量分析器的裝配方法組成比例

本發明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的裝配方法，裝配過程中主要使用電極桿、陶瓷環、精密圓球等部件。其步驟包括：將四根電極桿穿過陶瓷環，并與陶瓷環的內壁相切且均勻分布，然后通過調節精密圓球與四根電極桿的相切配合，確定四根電極桿的相對位移，再根據精密圓球材料的熱脹冷縮系數，把整個裝置放置于合適的環境中，取出精密圓球，完成整個裝置的裝配。本發明專利技術中采用了高精密圓球來定位四根電極桿的相對位移，并根據物理上圓圓相切和材料的熱脹冷縮原理來完成整個裝配過程，達到整個組裝的高精度要求，其制作過程簡單，加工難度系數降低，提高了整個四極質量分析器合格率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于質量分析儀器
，具體涉及。
技術介紹
質譜儀在物質分析及成分鑒定中具有很高的靈敏度和分辨率，其基本工作原理是首先把被檢測的物質電離成離子，通過電場或磁場將離子按質荷比(m/z)的大小進行分離，然后通過離子檢測器檢測這些被分離的離子，從而得到質譜圖。通過對質譜圖的分析，即可獲得被檢測物質的化學成分、結構以及含量等信息。在質譜儀中，將物質電離的部件被稱為離子源，對離子進行質量分析的部件被稱為質量分析器。離子源和離子質量分析 器是組成質譜儀的兩個關鍵部件。由于質譜儀具有高靈敏度和高分辨率等特點，它已經成為當今世界上應用最廣泛的分析器之一，在環境檢測、食品安全、運動員違禁藥物檢測、制藥、疾病診治、蛋白質組學、基因組學等熱點領域發揮著越來越重要的作用。不僅如此，質譜儀的發展對一些基礎科學研究以及涉及國家安全的領域(如國防、航天、生物以及化學武器的檢測與維護等)具有重要的意義。目前，質譜技術的發展已相當成熟，各種新型的質譜儀器不斷涌現。所有的質譜儀的基本原理或者說要實現的目標都是相同的，那就是實現中性物質的電離，然后把離子按其質荷比大小進行分離。然而，不同種類的質譜儀使用不同的質量分析器，這些質量分析器實現離子質荷比分離的方式也不相同。按照質量分析器的不同把質譜儀主要分為以下幾種磁質譜儀(使用磁質量分析器，magnetic sector)、飛行時間質譜儀(使用飛行時間質量分析器，T0F)、四極桿質譜儀(使用四極桿質量分析器，QMF)、離子阱質譜儀(使用離子阱質量分析器，Ion trap)、傅里葉變換離子回旋共振質譜儀(使用傅里葉變換質量分析器，FT-ICR)、軌道離子阱質譜儀(使用軌道離子阱質量分析器，Orbitrap)等。不同種類的質譜儀具有不同的特點和應用領域。四極桿質譜儀是目前最成熟、應用最廣泛的小型質譜儀之一。在氣相色譜-質譜(GC-MS)和液相色譜-質譜(LC/MS)聯用儀中，四極桿是最常用的質量分析器之一。四極桿質譜儀屬于動態質譜，由于僅利用純電場工作，無需涉及磁場，重量較輕；僅要求離子入射能量小于某一上限，不要求入射離子實現能量聚焦，從而可引入結構簡單、高靈敏度的離子源，并且適用于具有一定能量分散的離子，如二次離子；掃描速度快，可通過調節電參量實現儀器靈敏度和分辨本領的調整，同一臺儀器可滿足不同的分析要求。這些優點使得四極桿從誕生開始就備受關注，并得到了迅速發展。目前四極桿質譜技術已相當成熟，四級桿質譜儀作為一種結構緊湊、功能齊全、價格低廉的質譜儀器，在物理學、分析化學、醫學、環境科學、生命科學等領域中獲得了廣泛應用。四極桿質譜儀中使用的四極桿質量分析器由兩對平行的圓柱形電極組成。離子束在與圓柱形電極平行的軸上聚焦，一個直流電壓(DC)和一個射頻電壓(RF)作用在兩對電極上，加載在兩對電極上的電壓信號幅度相同但相位相差180°。對于給定的直流和射頻電壓，只有特定質荷比的離子才能在軸向方向穩定運動地通過，其他質荷比的離子則與電極碰撞湮滅。將DC和RF以固定的斜率掃描，可以實現質量掃描功能。四極桿質量分析器具有相對簡單的結構，掃描速度較快，但是它的質量分辨率和質量范圍不高，而且四極桿的電極對精度的要求很高，因此加工和裝配難度大。四極桿裝置是四極桿質量分析器質譜儀所必備的核心部件，它的加工及組裝精度決定了整個儀器的檢測水平，而四極桿質量分析器的組裝件的精度又是四極桿裝置精度的關鍵所在。四極桿質量分析器組裝件的精度直接決定了整個儀器的質量分辨以及儀器靈敏度等性能指標。目前，四極桿質量分析器裝置主要是通過四個具有精確定位的圓柱形定位面來定位四極桿的位置，然后用螺栓進行安裝固定。整個裝置裝配調整的難度大，一次加工合格率低，對固定四極桿的絕緣材料的加工精度要求也非常高(需要達到Ium以下)。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種簡單、高精度的四極桿質量分析器的裝配方法。本專利技術提供的，所述四極桿質量分析器包括四根電極桿、陶瓷環、第一精密圓球和第二精密圓球，所述第二精密圓球位于陶瓷環內，且第二精密圓球與陶瓷環同軸布置，第二精密圓球與陶瓷環之間組成的圓環之間等間距分布有四根電極桿，電極桿通過定位銷固定于陶瓷環上，相鄰的電極桿之間設有第二精密圓球，第一精密圓球與相鄰的電極桿均相切；具體步驟如下 (1)在陶瓷環內沿外圓周方向均勻開四個通孔，在四根電極桿上端分別設置定位銷，通孔和定位銷的大小、形狀相互匹配，使得定位銷插入通孔時精密配合，呈過盈連接； (2)將四根電極桿插入陶瓷環內，調整四根電極桿的位置，使其與陶瓷環內壁均相切且均勻分布，通過位于電極桿上端的定位銷使四根電極桿初步定位于陶瓷環內； (3)在相鄰的電極桿之間放置第一精密圓球，同時在四根電極桿圍成的內孔圓內放置第二精密圓球，調整位置使得第一精密圓球分別與相鄰的電極桿均外切，第二精密圓球和四根電極桿均外切，同時四個第一精密圓球分別與相鄰的電極桿和位于電極桿內的第二精密圓球相切配合，從而確定四根電極桿的相對位移，再將四根電極桿上端的定位銷與陶瓷環緊S固定； (4)根據第一精密圓球和第二精密圓球的熱脹冷縮系數，把步驟(3)所得整個裝置放入常壓、與室溫溫差為45 50°C的環境內，取出第一精密圓球和第二精密圓球，完成整個裝配過程。本專利技術中，所述的電極桿為圓柱形金屬桿或圓柱形非金屬鍍金桿。所述的陶瓷環為陶瓷材料加工的圓柱形結構，所述的陶瓷環為2或2個以上，位于四根電極桿的中部或兩端。。本專利技術中，所述的電極桿的定位銷為金屬或非金屬表面鍍導電材料，其形狀為圓柱形，步驟(2)中定位銷與電極桿的連接不受限制，可以是整體加工或通過螺孔連接或焊接等中的任意一種，其定位銷具有電極桿導電引線的作用。本專利技術中，步驟(3)中所述的電極桿定位銷與陶瓷環固定采用強力固體膠固定或焊接的方式。本專利技術中，所述精密圓球為非金屬材質或金屬材質，其直徑大小是根據計算且與電極桿的直徑有一定的比例關系而決定。本專利技術中，所述第一精密圓球和第二精密圓球均為陶瓷材料。本專利技術中，步驟(3)中所述的與四根電極桿均相外切的精密圓球半徑跟電極桿的半徑比例范圍為(1.0(Tl. 15) :1。本專利技術中，取精密圓球時，先取出與四根電極桿均外切的第二精密圓球，再取出與相鄰兩根電極桿相切的第一精密圓球。本專利技術采用高精密圓球，根據相切原理來裝配整個四極桿裝置，通過精密調整整 個裝置而實現四極桿的精確裝配；其將陶瓷環定位四極桿的加工難度轉移到精密圓球或圓桿表面上；在精密調整定位后，將四極桿上端的定位銷焊接或強力固體膠固定在陶瓷環上，增加了防震能力，制作方便。同時利用定位銷方便了電極的導電引線，確保了四極質量分析器的精密性能，解決了四極質量分析器在產業化生產中的關鍵技術難題。附圖說明圖I為本專利技術一種四極質量分析器裝配方法的結構剖切面示意圖2為四極質量分析器裝配完成后的示意圖3為四極桿的結構示意圖4為陶瓷環的結構剖切面示意 圖中標號101為電極桿；102為陶瓷環；103為第一精密圓球；104為第二精密圓球；202為定位銷；302為通孔。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。實施例I本專利技術公開了一種四極質量分析器裝置的新型裝配方法。如圖廣4所示，裝配過程中使用四根圓柱形電極桿101、陶瓷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種四極桿質量分析器的裝配方法，其特征在于具體步驟如下：（1）在陶瓷環內沿外圓周方向均勻開四個通孔，在四根電極桿上端分別設置定位銷，通孔和定位銷的大小、形狀相互匹配，使得定位銷插入通孔時精密配合，呈過盈連接；（2）將四根電極桿插入陶瓷環內，調整四根電極桿的位置，使其與陶瓷環內壁均相切且均勻分布，通過位于電極桿上端的定位銷使四根電極桿初步定位于陶瓷環內；（3）在相鄰的電極桿之間放置第一精密圓球，同時在四根電極桿圍成的內孔圓內放置第二精密圓球，調整位置使得第一精密圓球分別與相鄰的電極桿均外切，第二精密圓球和四根電極桿均外切，同時四個第一精密圓球分別與相鄰的電極桿和位于電極桿內的第二精密圓球相切配合，從而確定四根電極桿的相對位移，再將四根電極桿上端的定位銷與陶瓷環緊密固定；（4）根據第一精密圓球和第二精密圓球的熱脹冷縮系數，把步驟(3)所得整個裝置放入常壓、與室溫溫差為45～50℃的環境內，取出第一精密圓球和第二精密圓球，完成整個裝配過程。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐福興，王亮，汪源源，丁傳凡，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：