一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆制造技术

本发明专利技术提供一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，具体提出一种质谱仪用四极杆质量分析器尺寸稳定性匹配设计方案，可在采用同等材料极杆的情况下，显著提高四极杆组件关键指标

【技术实现步骤摘要】
一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆


[0001]本专利技术涉及质量分析仪器
，尤其是涉及一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆。

技术介绍

[0002]液相色谱
‑
质谱联用设备广泛应用于食品、药品分析等领域。其中液相色谱串联单四极杆质谱(LC
‑
MS)谱图中，如果采用电喷雾电离源，基本只有准分子离子，很少或没有碎片，因而只能给出未知物质的分子量信息，无法进一步获得结构信息；若采用电子轰击源(EI源)，则能产生碎片离子，进行简单的结构分析。
[0003]液相色谱串联三重四极杆质谱(LC
‑
MS/MS)采用串联质谱，既能得到分子离子峰，又有碎片离子峰，因而可以用来进行定性和定量分析。它可以降低背景噪声，提高检出限，并提高待测物质的灵敏度。
[0004]目前国外仪器中，AB SCIEX三重四极杆质谱仪可以做到3000质量数分辨率。国内还没有分析质量数达到2000以上的商品化三重四极杆质谱仪。其难点在于高精度高稳定性四极杆质量分析器组件(简称四极杆组件)。四极杆组件最关键的指标，是其极杆内切圆尺寸的准确性，其尺寸综合精度需要在2μm左右，属于精密/超精密装配。内切圆尺寸准确性包括初始装配精度和温度稳定性。其中初始装配精度由加工和装配工艺决定，温度稳定性由四极杆设计方案决定。本专利主要针对四极杆设计方案优化。
[0005]普通单四极杆质谱仪中一般采用不锈钢等金属杆，其材料线膨胀系数较大，使用环境温度对其质量分析效果影响较大。一般质量分辨能力较高的质谱仪，如AB SCIEX公司和Agilent公司等的产品，仪器中四极杆均采用陶瓷和石英等高刚度低线胀系数材料。材料加工难度大，且需要进行表面镀金等金属化处理以便于极杆导电。而相关极座/定位筒与极杆的连接多采用无磁性的不锈钢螺钉等。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，具体提出一种质谱仪用四极杆质量分析器尺寸稳定性匹配设计方案，即匹配线胀系数设计方案，可在采用同等材料极杆的情况下，显著提高四极杆组件关键指标
‑
极杆组件内切圆尺寸温度稳定性，使内切圆线膨胀系数接近或等于零，从而提高四极杆组件在进行质量分析时的性能。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，包括定位筒、极杆和连接件，四根极杆插入到定位筒内，极杆通过连接件固定连接于定位筒。
[0009]进一步，所述定位筒、极杆和连接件的选材匹配方案，即线膨胀系数匹配方案为：设定定位筒的纵截面中心圆半径为R，定位筒的纵截面中心圆到最近极杆的距离为L，L即为连接件的有效连接长度，极杆的纵截面直径为D，四根极杆在定位筒内围成的内切圆半径为r，根据几何关系，得出：r＝R
‑
L
‑
D，温度变化后，则得出公式一：Δr＝ΔR
‑
ΔL
‑
ΔD，
[0010]定位筒所用材料的线膨胀系数为a1，连接件所用材料的线膨胀系数为a2，极杆所用材料的线膨胀系数为a3，温变温度为T，则ΔR＝a1*T*R，ΔL＝a2*T*L，ΔD＝a3*T*D，则得出公式二：Δr＝a1*T*R
‑
a2*T*L
‑
a3*T*D，
[0011]定义内切圆线膨胀系数为a4，则Δr＝a4*T*r，即a4＝Δr/(T*r)，即得出公式三：
[0012]a4＝(a1*T*R
‑
a2*T*L
‑
a3*T*D)/(T*r)＝(a1*R
‑
a2*L
‑
a3*D)/r，
[0013]若需要使温度变化后，内切圆半径的变化量Δr＝0，或Δr接近于零，取a4＝0或|a4|≤3e
‑6/℃，即得出公式四：a1*R
‑
a2*L
‑
a3*D＝0，
[0014]或公式五：|(a1*R
‑
a2*L
‑
a3*D)/r|≤3e
‑6/℃，
[0015]即定位筒、连接件和极杆所选用材料要满足公式四或公式五。
[0016]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0017]本专利可得到在温度变化下尺寸稳定性极佳的四极杆产品。采用本专利技术的四极杆组件尺寸稳定性明显优于普通设计，可极大提高四极杆在温度变化情况下的尺寸稳定性，从而提升四极杆组件作为质量分析器在质谱仪中的性能。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的结构和尺寸示意图；
[0021]附图标记说明：
[0022]1‑
定位筒；2
‑
连接件；3
‑
极杆。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0026]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0027]如图1
‑
2所示，一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，包括定位筒1、极杆3和连接件2，四根极杆3插入到定位筒1内，极杆3通过连接件2固定连接于定位筒1。
[0028]所述定位筒1、极杆3和连接件2的选材匹配方案，即线膨胀系数匹配方案为：设定定位筒1的纵截面中心圆半径为R，定位筒1的纵截面中心圆到最近极杆3的距离为L，L即为连接件2的有效连接长度，极杆3的纵截面直径为D，四根极杆3在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，其特征在于：包括定位筒(1)、极杆(3)和连接件(2)，四根极杆(3)插入到定位筒(1)内，极杆(3)通过连接件(2)固定连接于定位筒(1)。2.根据权利要求1所述的可适应温度变化的内切圆近零膨胀四极杆，其特征在于：所述定位筒(1)、极杆(3)和连接件(2)的选材匹配方案，即线膨胀系数匹配方案为：设定定位筒(1)的纵截面中心圆半径为R，定位筒(1)的纵截面中心圆到最近极杆(3)的距离为L，L即为连接件(2)的有效连接长度，极杆(3)的纵截面直径为D，四根极杆(3)在定位筒(1)内围成的内切圆半径为r，根据几何关系，得出：r＝R
‑
L
‑
D，温度变化后，则得出公式一：Δr＝ΔR
‑
ΔL
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ΔD，定位筒(1)所用材料的线膨胀系数为a1，连接件(2)所用材料的线膨胀系数为a2，极杆(3)所用材料的线膨胀系数为a3，温变温度为T，则ΔR＝a1*T*R...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远清，凌星，吴杰，张金鑫，孙慈晶，曹祥宽，尚雪松，
申请(专利权)人：天津国科医工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：