用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，包括激光器、光纤耦合器、紫外多模光纤和光斑匀化装置；光斑匀化装置包括光纤折弯机构和光纤振动机构；光纤折弯机构包括托板，托板的板面上间隔固定有多个凸台，紫外多模光纤依次绕过每个凸台；光纤振动机构包括振动底板，设置在振动底板上的振动电机，振动底板的上板面间隔设置有光纤卡扣，振动底板的下板面均布设置有橡胶减震固定支脚，紫外多模光纤卡接在至少两个所述的光纤卡扣上。本发明专利技术优点在于解决了固体激光器产生的单模态脉冲光在多模光纤中的散射现象，达到提高基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的样品离子化效果目的。

Laser system for matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometer

【技术实现步骤摘要】
用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统
本专利技术涉及基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪，尤其是涉及用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统。
技术介绍
在基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS；以下简称质谱仪）中需要用激光器发射脉冲激光轰击样品靶，如图4所示。现有的激光系统方案是采用气体激光器产生的脉冲激光轰击样品激发出离子，气体激光器的特性是激光脉冲的脉宽为3-5ns，频率最大到60Hz，寿命只有几千万次脉冲，不能满足1ns窄脉冲宽度和0-2.5kHz频率的技术要求，故有部分厂家尝试用固体激光器来代替气体激光器。使用固体激光器搭配外自由光路，市面上所有固体激光器均不带光纤，由镜片组合搭配外自由光路将激光导入质谱仪离子源，此种方案为各大厂家正在努力尝试的设计方案，主要缺点为质谱仪内部有真空泵，真空泵持续振动导致镜片组振动，引起导入离子源的光斑抖动，且镜片组容易有灰尘，长期会造成光束的透过率、焦距等的不稳定，灰尘吸收激光产生的热量会损坏镜片，镜片组装配调试和维护难度大，对质谱仪性能造成不良影响。同时，采用固体激光器加光纤传导的方案进行光束传递时，由于固体激光器发出的光通过整形耦合到多模光纤时，一般是不均匀对称的光束，这样从多模光纤出射的光束分布也不均匀，常见的会出现圆环状、螺旋状或者不对称状；另外，由于激光的单色性好因而有极高的相干性，这样在照射面上就会有明显的干涉斑点；这种光纤输出光场的不均匀性和干涉散斑严重影响了输出端的使用效果，使得质谱仪离子源中的样品受到不均匀的激光光斑照射，激发出来的离子数量不稳定且数量较少、杂散离子多，对应到质谱仪的谱图上的影响是峰型灵敏度低、分辨率低、一致性差、噪声高，影响质谱仪对样品鉴定的准确性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，以满足基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪对窄脉宽激光、高重复频率、光斑稳定、光束稳定的要求。为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，包括激光器、光纤耦合器、紫外多模光纤和光斑匀化装置；所述激光器发射出的脉冲激光经所述光纤耦合器整形后通过光纤接头与所述紫外多模光纤输入接口连接，紫外多模光纤输出接口通过光纤接头延伸至所述基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的离子源内腔；所述光斑匀化装置包括光纤折弯机构和光纤振动机构；所述光纤折弯机构包括托板，所述托板的板面上间隔固定有多个凸台，紫外多模光纤的部分光纤段依次绕过每个所述凸台；所述光纤振动机构包括振动底板，设置在所述振动底板上的振动电机，振动底板的上板面间隔设置有至少两个光纤卡扣，振动底板的下板面均布设置有多个橡胶减震固定支脚，紫外多模光纤的部分光纤段卡接在至少两个所述的光纤卡扣上。所述激光器为固态激光器或固体激光器，激光脉冲宽度1ns-10ns，脉冲频率≤2.5kHz。所述紫外多模光纤的直径为100-400um，数值孔径为0.22，长度0.5m到5m。所述振动电机的振动频率为10-1000H。本专利技术优点在于解决了固体激光器产生的单模态脉冲光在多模光纤中的散射现象，通过采用所述的光斑匀化装置，使单模态的光通过多模光纤传导后光斑分布具有很高的均匀性，得到能量均匀的光斑，从而使得固体激光器用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪得以实现，达到提高基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的样品离子化效果目的。附图说明图1是本专利技术所述的激光系统结构示意图。图2是本专利技术所述光纤折弯机构的结构示意图。图3是本专利技术所述光纤振动机构的结构示意图。图4是现有基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。如图1所示，本专利技术所述用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，包括固体激光器1、光纤耦合器2、紫外多模光纤3和光斑匀化装置。固体激光器1的激光脉冲宽度为1ns-10ns，脉冲频率≤2.5kHz，具有激光能量衰减功能，并具有与激光脉冲同时发出电脉冲信号的功能。紫外多模光纤3的直径为100-400um，数值孔径为0.22，长度0.5m-5m。固体激光器1发射出的脉冲激光经光纤耦合器2整形后通过光纤接头（类型为SMA905）与紫外多模光纤3输入接口连接，紫外多模光纤3输出接口通过光纤接头（类型为SMA905）延伸至基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的离子源4内腔，并与离子源4内的光路聚焦模块14连接。光斑匀化装置包括光纤折弯机构5和光纤振动机构6。如图2所示，所述光纤折弯机构包括托板7，托板7的板面上一字形间隔固定有八个凸台8，相邻凸台8之间的距离等于紫外多模光纤3的外径；紫外多模光纤3的部分光纤段依次S形绕过每个凸台8。如图3所示，所述光纤振动机构包括振动底板9，设置在振动底板9上的振动电机10，振动电机10的振动频率为10-1000H可调。振动底板9的上板面间隔设置有两个光纤卡扣11，振动底板9的下板面均布设置有四个橡胶减震固定支脚12，紫外多模光纤3的部分光纤段卡接在两个光纤卡扣11上，在振动底板9的上板面扣合有防护盖13。光纤折弯机构5和光纤振动机构6也可以制作成一体结构。本专利技术工作原理简述如下：如图1、4所示，控制计算机发送指令给激光系统，固体激光器1在收到工作指令后开始工作，固体激光器1发出一定参数的脉冲光，脉冲光参数包含：波长、脉宽、频率、次数、单脉冲能量等；脉冲光由固体激光器1发出经过光纤耦合器2后整合到紫外多模光纤3输入接口，经过紫外多模光纤3传输到离子源4内，离子源4内的光路聚焦模块14将紫外多模光纤3输出端口的脉冲光聚焦到样品板上的样品上，聚焦光斑的大小按设计尺寸确定，样品在脉冲激光的激发下获得能量，样品分子链断裂离子化成带电离子；带电离子在设定的可控制电场作用下飞行，达到被检测目的。上述脉冲光在紫外多模光纤3内传输过程中，通过折弯光纤段时改变了光相在紫外多模光纤3内的传播模式分布，从而使得从紫外多模光纤3输出端口输出的光束的空间分布得到改变，达到改善光斑的目的，同时使得光在紫外多模光纤3中的折射路径变紊乱，从而达到匀化的目的。脉冲光在紫外多模光纤3内传输过程中通过光纤振动机构时，振动电机10带动紫外多模光纤3径向抖动，使脉冲光在光纤中扰动，达到光斑匀化目的，振动电机10的振动频率在10-1000Hz之间，可根据具体的使用情况调整。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，其特征在于：包括激光器、光纤耦合器、紫外多模光纤和光斑匀化装置；所述激光器发射出的脉冲激光经所述光纤耦合器整形后通过光纤接头与所述紫外多模光纤输入接口连接，紫外多模光纤输出接口通过光纤接头延伸至所述基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的离子源内腔；所述光斑匀化装置包括光纤折弯机构和光纤振动机构；所述光纤折弯机构包括托板，所述托板的板面上间隔固定有多个凸台，紫外多模光纤的部分光纤段依次绕过每个所述凸台；所述光纤振动机构包括振动底板，设置在所述振动底板上的振动电机，振动底板的上板面间隔设置有至少两个光纤卡扣，振动底板的下板面均布设置有多个橡胶减震固定支脚，紫外多模光纤的部分光纤段卡接在至少两个所述的光纤卡扣上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的激光系统，其特征在于：包括激光器、光纤耦合器、紫外多模光纤和光斑匀化装置；所述激光器发射出的脉冲激光经所述光纤耦合器整形后通过光纤接头与所述紫外多模光纤输入接口连接，紫外多模光纤输出接口通过光纤接头延伸至所述基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的离子源内腔；所述光斑匀化装置包括光纤折弯机构和光纤振动机构；所述光纤折弯机构包括托板，所述托板的板面上间隔固定有多个凸台，紫外多模光纤的部分光纤段依次绕过每个所述凸台；所述光纤振动机构包括振动底板，设置在所述振动底板上的振动电机，振动底板的上板面间隔设置有至少两个光纤卡扣，振动底板的下板面均布设置有多个橡胶减震固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋家玉，赵高岭，李康康，刘伟伟，李闯，韩乐乐，易玲，李向广，蔡克亚，
申请(专利权)人：安图实验仪器郑州有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41