一种多级杆离子聚焦传输设备制造技术

本发明专利技术公开了多级杆离子聚焦传输设备，包括离子源部件、离子透镜部件、聚焦部件、分析器部件以及检测器部件，离子透镜部件、聚焦部件分析器部件都与真空系统进行联结，工作状态下形成内部真空室，聚焦部件内部安装有多级杆离子聚焦传输部件，多级杆离子聚焦传输部件包含入口大且出口小及所述入口口径至所述出口口径平滑递减的多级杆聚焦结构；本发明专利技术可以使得机构制作简易方便，更能进一步降低整体设备的体积，同时也可以降低一定的成本，更能提高离子聚焦能力，提升最终的检测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种多级杆离子聚焦传输设备
本专利技术涉及离子聚焦传输领域，尤其是一种基于多级杆离子聚焦传输设备。
技术介绍
质谱仪是一种用于检测物质化学成分的高灵敏度、高分辨率的仪器，它首先将样品转换成气态离子，然后通过电场或磁场将离子按照质荷比（m/z）的大小进行分离，再测量出离子的强度形成质谱图，根据质谱图可以定性或定量的得到物质的化学成分。用于由质谱分析法分析的分析物离子可以由各种离子化系统中的任何系统来产生。例如，AP-MALDI、APPI、ESI、APCI和ICP系统可以被用在质谱分析系统中来产生离子。这些系统中的许多在大气压或接近大气压下（760Torr）产生离子。在产生离子之后，分析物离子必须被引入或采样到质谱中。通常，质谱仪的分析器部分被保持在从10-4Torr到10-8Torr的高真空水平。实践中，对离子进行采样包括将分析物离子以精细限定的离子束的形式从离子源经由一个或多个中间真空室传输到高真空质谱仪室。中间真空室的每个都保持在前后室之间的真空水平。因此，其中分析物离子以阶梯的方式从与离子形成相关联的压力水平过渡到质谱仪的压力水平。在大部分应用中，期望将离子在没有显著的离子损失的状态下传输通过质谱仪系统的各种室中的每一者。通常在MS系统中使用离子引导来使得离子沿着限定的方向移动。目前市场上离子传输产品是均匀直径的六级杆，而且6根六级杆内切圆构成的入口直径和出口直径是一样的。六级杆施加射频电场和轴向梯度电场后，离子会聚焦在六级杆内部，然后从入口进入到出口，由于离子源是在真空外面的大气压中，离子和中性气体一起被真空和大气压的压力差驱动，通过一个很小的窄孔进入，孔径扩大，可以进入真空的离子量和中性气体的总量会增加，但是需要的更大抽速的真空泵，才能维持分离，检测离子必须的本底真空。而且相应地，六级杆的内切圆需要更大，才能使大部分离子，经过小孔后急速膨胀后，进入六级杆内，受到交流电场的约束，然后聚焦。但是六级杆内切园圆直径大了以后，出口处的聚焦效果变差，会导致更多的离子出了六级杆后，发散，损失了，难以进入下级离子光路中，因此需要寻找一种既能在入口处获得更多的数量的待检测离子，又能在出口处获得更好的聚焦离子，同时也可以得到更好的检测背景以获得更高灵敏度的方式和方法。
技术实现思路
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本专利技术提供了一种多级杆离子聚焦传输设备，包括位于第一顺位的离子源部件、第二顺位的离子透镜部件、位于第三顺位的聚焦部件、位于第四顺位的分析器部件以及位于第五顺位的检测器部件，所述离子源部件与所述离子透镜部件之间安装有设置了通过所述离子源部件产生的离子束的第一通孔的第一隔板，所述离子透镜部件与所述聚焦部件之间安装有设置了通过经所述离子透镜聚焦的离子束的第二通孔的第二隔板，所述聚焦部件与所述分析器部件之间安装有设置了经所述聚焦部件聚焦后的离子束的第三通孔的第三隔板，所述分析器部件和所述检测器部件之间安装有设置了通过来自所述分析器部件的离子束的第四通孔的第四隔板；所述离子透镜部件、所述聚焦部件所述分析器部件都与真空系统进行联结，工作状态下形成内部真空室，所述聚焦部件内部安装有多级杆离子聚焦传输部件，所述多级杆离子聚焦传输部件包含入口大且出口小及所述入口口径至所述出口口径平滑递减的多级杆聚焦结构。所述离子源部件发射离子束，通过第一通孔进入所述离子透镜部件内部的真空室，经所述离子透镜部件进行聚焦后，通过所述第二通孔进入所述聚焦部件的真空室，所述第二隔板与所述入口、所述出口与所述第三个板之间具有间隙，所述第二通孔的孔径根据离子束形成的直径进行设定，所述离子束经过所述多级杆聚焦结构进行聚焦通过所述出口射出，所述第三通孔的口径根据所述射出所述出口的离子束进行设定，并经所述第三通孔进入所述分析器部件及第五顺位的所述检测器部件进行分析及检测。根据本专利
技术介绍
中对现有技术所述，由于离子束入口和离子束出口的口径相同，导致无法同时满足以较低的成本或简单的方法达到既能不去增加整体设备的成本和复杂度，同时又能提升聚焦能力的问题；而本专利技术公开的多级杆离子聚焦传输设备，通过采用具有离子束入口口径大于离子束出口口径的多级杆离子聚焦传输设备，可以使得机构制作简易方便，更能进一步降低整体设备的体积，同时也可以降低一定的成本，更能提高离子聚焦能力，提升最终的检测灵敏度，对于离子束离开所述离子透镜部件进入所述聚焦部件等环节的通孔口径选择需要根据进入相应部件的离子束的直径进行设定，在本案申请中，所述第一通孔口径需要尽可能保证所述离子源产生的有效离子成分进入所述离子透镜部件，同时阻止非有效成本分进入所述离子透镜，所述第二通孔口径需要尽可能保证来自所述离子透镜中的有效离子成本分进入，离子束进入所述聚焦部件真空腔室后，非有效成分一方面被真空泵进行抽取，另一方面也由于无法聚焦逐渐降低相应的占比，所述第三通孔直径可需要根据离子束的直径及阻挡非有效成分通过理论及实验进行确定，所述第三通孔直径大大小于传统设备的相应直径；本案申请的设备可以造成内部空间的场强的增加，逐步增强内部空间离子聚焦能力，同时可以进一步缩小出口尺寸，使得最终检测结果更加精准，而采用尺寸逐步缩小型结构能够比采用尺寸均一结构更能够缩小出口口径，对最终的检测结果带来更好的效果，其中，本案所述的圆柱型结构及圆锥形结构，还应该可以包含横截面及尺寸一致的结构及横截面及尺寸逐步缩减的结构，不应只局限于本案所具体的词面含义。离子源是在真空外面的大气压中，离子和中性气体一起被真空和大气压的压力差驱动，高速通过第一通孔及第二通孔进入入口大且出口小的空间结构，杆本体施加射频电场和轴向梯度电场后，离子会聚焦在多级杆内部，从入口进入到出口，一方面多级杆入口口径大，可以使更多的离子，经过小孔急速膨胀后，进入多级杆内，受到交流电场的约束，然后聚焦；另一方面由于采用的本案申请的设备结构，不仅能使空间结构中的场强进一步增加，而且可以使出口尺寸进一步减小，这又增强了离子聚焦性能，同时，由于出口尺寸的进一步减小，还可以进一步降低检测的背景，提升检测的整体灵敏度。另外，根据本专利技术公开的一种多级杆离子聚焦传输设备还具有如下附加技术特征：进一步地，所述多级杆聚焦结构包括多根导电杆件，所述导电杆件围绕同一中心轴线形成的入口孔径大、出口口径小的空间对称结构；多个具有中空通孔的支撑座，所述导电杆件固定联结在所述支撑座的中空腔内。进一步地，所述导电杆件4或6或8根。更进一步地，所述所述导电杆件为金属杆件或具有包裹金属涂层的杆件或内部具有金属杆件外层具有绝缘涂层的杆件。更进一步地，所述多级杆聚焦结构为包括多根长轴等径导电杆，所述长轴等径导电杆围绕同一轴心成空间对称结构，形成入口口径大于出口孔径的长轴等径锥形结构；多个支撑座，所述支撑座具有内部通孔，所述长轴等径导电杆固定联结在所述通孔内侧，所述出口口径大于等于2mm，所述长轴等径导电杆直径大于等于1mm，且小于等于50mm，所述支撑座与所述长轴等径导电杆交错联结，且联结可与所述长轴导电极杆形成所述圆锥结构内部的射频电场和轴向梯度电场的外部电源；或所述多级杆聚焦结构为包括多根锥形导电杆，支撑座，多根所述锥形导电杆围绕中轴线成中心对称分布且形成内部具有开放式腔室的锥形空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，包括位于第一顺位的离子源部件、第二顺位的离子透镜部件、位于第三顺位的聚焦部件、位于第四顺位的分析器部件以及位于第五顺位的检测器部件，所述离子源部件与所述离子透镜部件之间安装有设置了通过所述离子源部件产生的离子束的第一通孔的第一隔板，所述离子透镜部件与所述聚焦部件之间安装有设置了通过经所述离子透镜聚焦的离子束的第二通孔的第二隔板，所述聚焦部件与所述分析器部件之间安装有设置了经所述聚焦部件聚焦后的离子束的第三通孔的第三隔板，所述分析器部件和所述检测器部件之间安装有设置了通过来自所述分析器部件的离子束的第四通孔的第四隔板；所述离子透镜部件、所述聚焦部件所述分析器部件都与真空系统进行联结，工作状态下形成内部真空室，所述聚焦部件内部安装有多级杆离子聚焦传输部件，所述多级杆离子聚焦传输部件包含入口大且出口小及所述入口口径至所述出口口径平滑递减的多级杆聚焦结构；所述离子源部件发射离子束，通过第一通孔进入所述离子透镜部件内部的真空室，经所述离子透镜部件进行聚焦后，通过所述第二通孔进入所述聚焦部件的真空室，所述第二隔板与所述入口、所述出口与所述第三个板之间具有间隙，所述第二通孔的孔径根据离子束形成的直径进行设定，所述离子束经过所述多级杆聚焦结构进行聚焦通过所述出口射出，所述第三通孔的口径根据所述射出所述出口的离子束进行设定，并经所述第三通孔进入所述分析器部件及第五顺位的所述检测器部件进行分析及检测。...

【技术特征摘要】
1.一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，包括位于第一顺位的离子源部件、第二顺位的离子透镜部件、位于第三顺位的聚焦部件、位于第四顺位的分析器部件以及位于第五顺位的检测器部件，所述离子源部件与所述离子透镜部件之间安装有设置了通过所述离子源部件产生的离子束的第一通孔的第一隔板，所述离子透镜部件与所述聚焦部件之间安装有设置了通过经所述离子透镜聚焦的离子束的第二通孔的第二隔板，所述聚焦部件与所述分析器部件之间安装有设置了经所述聚焦部件聚焦后的离子束的第三通孔的第三隔板，所述分析器部件和所述检测器部件之间安装有设置了通过来自所述分析器部件的离子束的第四通孔的第四隔板；所述离子透镜部件、所述聚焦部件所述分析器部件都与真空系统进行联结，工作状态下形成内部真空室，所述聚焦部件内部安装有多级杆离子聚焦传输部件，所述多级杆离子聚焦传输部件包含入口大且出口小及所述入口口径至所述出口口径平滑递减的多级杆聚焦结构；所述离子源部件发射离子束，通过第一通孔进入所述离子透镜部件内部的真空室，经所述离子透镜部件进行聚焦后，通过所述第二通孔进入所述聚焦部件的真空室，所述第二隔板与所述入口、所述出口与所述第三个板之间具有间隙，所述第二通孔的孔径根据离子束形成的直径进行设定，所述离子束经过所述多级杆聚焦结构进行聚焦通过所述出口射出，所述第三通孔的口径根据所述射出所述出口的离子束进行设定，并经所述第三通孔进入所述分析器部件及第五顺位的所述检测器部件进行分析及检测。2.根据权利要求1所述的一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，所述多级杆聚焦结构包括多根导电杆件，所述导电杆件围绕同一中心轴线形成的入口孔径大、出口口径小的空间对称结构；多个具有中空通孔的支撑座，所述导电杆件固定联结在所述支撑座的中空腔内。3.根据权利要求2所述的一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，所述导电杆件4或6或8根。4.根据权利要求2所述的一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，所述导电杆件为金属杆件或具有包裹金属涂层的杆件或内部具有金属杆件外层具有绝缘涂层的杆件。5.根据权利要求2所述的一种多级杆离子聚焦传输设备，其特征在于，所述多级杆聚焦结构为包括多根长轴等径导电杆，所述长轴等径导电杆围绕同一轴心成空间对称结构，形成入口口径大于出口孔径的长轴等径锥形结构；多个支撑座，所述支撑座具有内部通孔，所述长轴等径导电杆固定联结在所述通孔内侧，所述出口口径大于等于2mm，所述长轴等径导电杆直径大于等于1mm，且小于等于50mm，所述支撑座与所述长轴等径导电杆交错联结，且联结可与所述长轴导电极杆形成所述圆锥结构内部的射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：应刚，张相明，姜永泽，周立，
申请(专利权)人：江苏天瑞仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32