本發明專利技術屬于質譜分析技術領域，具體為一種離子光學偏軸傳輸系統。其系統包括八極桿離子傳輸裝置及為其提供射頻電壓和直流電壓的電源裝置。八極桿離子傳輸裝置由兩級以上的八極桿組成，八極桿呈階梯形分布；本發明專利技術的系統結構簡單，容易組裝及拆洗，并且可以有效實現離子的偏轉路徑，降低質譜分析中的噪音干擾，提高離子的傳輸效率，提高儀器靈敏度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于質譜分析
，具體涉及一種離子光學偏軸傳輸系統。
技術介紹
電感耦合等離子體質譜技術(ICP-MS)是20世紀70年代迅速發展起來的一種新的分析測試技術，其原理是利用電感耦合等離子體將分析樣品中所含的元素離子化為帶電離子，通過離子傳輸系統將這些帶電離子引入質量分析器中，按不同質荷比分開，經檢測器將離子電流放大后，由測控系統處理給出分析結果。與其它分析技術相比，ICP-MS具有檢出限低、線性范圍寬、可快速同時檢測各種元素等優點。隨著應用范圍的擴大，已發展成為一種常規的分析測試技術。電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)主要由ICP離子進樣系統、接口系統、離子光學傳輸系統、質量分析檢測系統組成。其中離子光學傳輸系統是ICP-MS技術的關鍵部分，決定離子從儀器的接口部分到質量分析器之間的傳輸，是電感耦合等離子體離子源與質量分析器間的重要橋梁，其性能也直接決定了 ICP-MS的靈敏度和檢測限等最關鍵的性能指標。在ICP—MS儀器中，由炬管產生的ICP等離子體經過接口部分的采樣錐、截取錐進入離子傳輸系統到達質量分析器。ICP等離子體離子是由電子、離子、光子和中性粒子組成，離子傳輸系統中的離子透鏡的功能就是把離子流進行加速、聚焦成離子束。然后傳輸到達質量分析器，同時擋住光子和中性粒子。由于離子是帶電粒子，電場能使其偏轉，而光子和中性粒子不受電場作用以直線傳播，所以一般采用光子擋板或使離子離軸偏轉的方式，將離子與光子、中性粒子(非帶電粒子)分離。目前ICP— MS生產·廠商生產的主流產品中使用的離子傳輸系統都有自己的設計，都具有各自的特色。基本上都能實現電場偏轉，讓帶電粒子與光子和中性粒子的分離。離子光學傳輸系統整體可以分為三種類型:光子擋板型、離子軸類型、90度偏轉類型。光子擋板類型是指在截取錐和離子透鏡同軸中間放置一個金屬片，穿過截取錐的光子、中性粒子被金屬擋板阻擋，ICP等離子體中的帶電正離子受到離子透鏡的導引，繞過光子擋板后再匯合，而電子、受離子透鏡電場排斥而被阻擋，中性粒子在傳輸過程中遇到擋板而停止傳輸，帶電的正離子在離子透鏡電場的作用下，聚焦成散角盡量小的離子束繞過擋板而進入質量分析器。這種結構設計雖然避免了 ICP等離子體中的光子和中性粒子直接進入檢測器而引起信號響應，但同時也造成了將近80%的離子損失。從而造成離子傳輸的低效率和質量歧視。離子軸偏轉類型是離子流在截取錐后被提取透鏡提取，經過透鏡組聚焦及偏轉透鏡的電場作用，使離子束離開光軸穿過差分板上偏離光軸的小孔后進入質量分析器，利用了中性粒子和光子不受電場作用仍沿光軸前進的特性與離子分開，離子的傳輸效率有所提高，提高了靈敏度，但是在整個離子光學系統設計上極為復雜，使得離子透鏡等部件的清洗維護變得極為困難，同時樣品基體會直接打在帶高壓的離子透鏡上形成電容效應，使儀器容易發生漂移。90度偏轉類型通過拋物線的電場將離子束轉向90度，使得ICP離子源產生的光子和中子背景噪音被真空系統迅速抽掉，從而保證整個系統具有非常高的靈敏度。90度轉角的焦點并不是非常的穩定，速度和重現性不高，整個儀器的離子光學系統結構過于復雜，使得整體的維護和拆卸增加了困難。綜上所述，ICP-MS的離子光學傳輸系統對儀器的分析性能有著重大的影響，各儀器廠商及各個分析研究領域在離子光學系統結構上的設計各不相同，都是為了增加離子傳輸效率、消除光子和中性粒子對儀器的影響；提高儀器的靈敏度。但是在目前在使用的離子傳輸系統中，其結構較復雜，清洗難度高，且離子傳輸效率偏低等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種新型離子光學偏軸傳輸系統。其結構簡單，容易組裝及拆洗，并且可以有效實現離子的偏轉路徑，降低質譜分析中的噪音干擾，提高離子的傳輸效率，提高儀器靈敏度。本專利技術提供的一種離子光學偏軸傳輸系統，包括八極桿離子傳輸裝置及為其提供射頻電壓和直流電壓的電源裝置，所述八極桿離子傳輸裝置由兩級以上的八極桿組成，呈階梯形分布，后一級八極桿與相鄰前一級八極桿的Z軸中心在Y軸方向上的距離偏差即階梯高度小于與八極桿內切的圓的直徑； 所述電源裝置在八極桿的一根，或相鄰二根，或相鄰三根，或相鄰四根，或相鄰五根，或相鄰六根或相鄰七根電極上加載直流電壓，前后八極桿間直流電壓值呈下降式階梯分布，形成有效的電勢階梯； 所述電源裝置在八極桿的相鄰電極上施加射頻電壓，其幅度相同，相位相差180°。本專利技術中，電源為八極桿離子傳輸裝置提供所需的射頻電壓及直流電壓，以，實現尚子聚焦及偏軸傳輸。上述的八極桿離子傳輸裝置的電源，其電源也可為射頻電壓和直流電壓與或其他波形信號，或多種信號的組合，以實現離子聚焦及傳輸等功能。本專利技術中，八極桿呈階梯形分布是指整個八極桿離子傳輸裝置由兩級以上的八極桿組成階梯形，其第一級八極桿Z軸中心與第二級八極桿Z軸中心在Y軸方向上有距離偏差，其距離不太大； 第一級八極桿Z軸中心不能與第二級八極桿中的電極桿在同一水平線上，否則從第一級八極桿傳輸的離子全部撞擊在第二級八極桿的電極桿表面上將失去離子初始動能，離子無法順利的傳輸到第二級八極桿中；為了更有效的提高離子傳輸效率，其階梯高度設置在適當的高度，以便離子更好的傳輸。其中第三級八極桿以及后面更多的八極桿均根據前面兩個八極桿的階梯高度及形狀依次分布下去。本專利技術中，八極桿由八根柱狀電極組成，所述八根柱狀電極相互平行，在XY平面內以Z軸為圓心，以各相隔45°圓心角固定在一圓的圓周上,所述與八極桿內切的圓即指該圓；相間的四根電極用導電材料連接在一起，形成兩組連在一起的電極。本專利技術中，八極桿由八根金屬桿或八根絕緣材料鍍金固定在陶瓷環上而得。其主要作用為離子傳輸，其在加工及組裝精度要 求比四極質量分析器精度低，這樣更加便于加工和組裝拆卸清洗。本專利技術中，八極桿中的電極為金屬或非金屬鍍金材料，其橫截面為圓形、雙曲面、直線形或橢圓形。本專利技術中，，射頻電壓+RF和直流電壓+V施加在八極桿的Y方向上一根電極桿上，在Y方向上另一根電極桿上施加射頻電壓+RF和直流電壓-V。射頻電壓-RF施加在八極桿的X方向上兩個對稱電極桿上。改變射頻電壓RF值和直流電壓V值，離子進入八極桿Z方向前進時，離子在八極桿中的運動是X和Y方向振動的合運動，離子圍繞Z軸方向做有限的振幅運動。改變RF和V，通過調節八極桿的內部八極場，可以有效的增加離子通過八極桿的傳輸效率。本專利技術的有益效果在于: 1、本專利技術通過八極電場改變離子的傳輸路徑，消除光子和中性離子的影響，能有效降低質譜分析中的噪音干擾，提高離子傳輸效率以及整個儀器的靈敏度； 2、作為一個離子光學傳輸系統，其結構簡單，八極桿的精度要求低，易于加工和組裝，便于拆洗； 3、適用于其他質譜儀器上的離子光學傳輸系統。附圖說明圖1為離子光學偏軸傳輸系統結構示意圖。圖2為離子光學偏軸傳輸系統八極桿端面結構剖面示意圖。圖3為離子光學偏軸傳輸系統八極桿電壓加載不意圖。圖4為離子光學偏軸 傳輸系統八極桿電壓加載不意圖。圖5為離子光學偏軸傳輸系統八極桿電壓加載不意圖。圖6為離子光學偏軸傳輸系統八極桿電壓加載不意圖。圖7為離子光學偏軸傳輸系統整體應用結構不意圖。圖中標號:101,102,103-八極桿;201、202、202、203、204、2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種離子光學偏軸傳輸系統，包括八極桿離子傳輸裝置及為其提供射頻電壓和直流電壓的電源裝置，其特征在于：所述八極桿離子傳輸裝置由兩級以上的八極桿組成，所述八極桿呈階梯形分布，后一級八極桿與相鄰前一級八極桿的Z軸中心在Y方向上的距離偏差即階梯高度小于與八極桿內切的圓球的直徑；所述電源裝置在八極桿的一根，或相鄰二根，或相鄰三根，或相鄰四根，或相鄰五根，或相鄰六根或相鄰七根電極上加載直流電壓，前后級八極桿間直流電壓值呈下降式階梯分布，形成有效的電勢階梯；所述電源裝置在八極桿的相鄰電極上施加射頻電壓，其幅度相同，相位相差180°。
【技術特征摘要】
1.一種離子光學偏軸傳輸系統,包括八極桿離子傳輸裝置及為其提供射頻電壓和直流電壓 的電源裝置，其特征在于:所述八極桿離子傳輸裝置由兩級以上的八極桿組成，所述八極桿呈階梯形分布，后一級八極桿與相鄰前一級八極桿的Z軸中心在Y方向上的距離偏差即階梯高度小于與八極桿內切的圓球的直徑； 所述電源裝置在八極桿的一根，或相鄰二根，或相鄰三根，或相鄰四根，或相鄰五根，或相鄰六根或相鄰七根電極上加載直流電壓，前后級八極桿間直流電壓值呈下降式階梯分布，形成有效的電勢階梯； 所述電源裝置在八極桿的相...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐福興，王亮，王冠軍，汪源源，丁傳凡，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：
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