一种飞行时间质谱仪及检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞行时间质谱仪及检测系统，涉及仪器分析技术领域。飞行时间质谱仪包括：用于电离样品产生离子的离子源、用于对产生的离子进行检测的离子检测区和用于将产生的离子源传输至离子检测区的离子飞行区；离子源为多个，且每个离子源产生的离子进入离子飞行区的方向不同，离子检测区包括多个检测阳极板，每个离子源均对应一个检测阳极板，以对每个离子源产生的离子分别进行检测。在使用时，可以开启一个离子源工作，利用对应的检测阳极板进行检测；而后可以根据需要仅开启另外的离子源工作，利用另外的离子源对应的检测阳极板进行检测。可以满足多种类型样品共用一套飞行时间质谱仪进行检测的要求，提高样品的检测效率。测效率。测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行时间质谱仪及检测系统


[0001]本专利技术涉及仪器分析
，具体而言，涉及一种飞行时间质谱仪及检测系统。

技术介绍

[0002]在所有用于化学成分分析的科学仪器中，质谱仪器得益于其高灵敏度与准确性，成为目前应用最广泛的分析技术之一。在众多的质谱仪器中，飞行时间质谱仪(time
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of
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flight mass spectrometer,TOFMS)具有质量范围大、质量分辨率高、高离子传输率、微秒级快速分析速度、检测灵敏度高、结构简单、易于使用和维护等特点，已被广泛应用在目前商品化质谱仪上。
[0003]飞行时间质谱仪的原理为：在真空环境下，物质分子在电离室被离子源电离成分子离子，不同的离子在加速区获得相同的加速能量，离子由加速区引出，凭惯性进入无场区自由飞行后，离子将根据不同质荷比大小分别进入离子检测器进行分离检测。根据质量分析器几何结构的差异，飞行时间质谱仪又分为直线式和反射式两种。直线式飞行时间质谱仪由于离子初始能量不同，具有相同质荷比的离子到达检测器的时间有一定的分布，使得其分辨能力不高。在反射式飞行时间质谱仪中，由于其应用了离子反射场来校正具有相同质荷比离子的动能差异，离子可以在返回路程的某个位置二次聚焦，从而提高了仪器的分辨能力。
[0004]无论是哪种类型的质谱仪，其基本组成都是相同的，都包括进样系统、离子源、质量分析器、离子检测系统、真空系统、电源及控制系统六大部分。随着市场及实验室应用需求的不断深入，需要通过飞行时间质谱仪检测的样品种类也越来越多，包括气体、液态和固态样品，不同种类的样品所使用的进样系统、离子源和检测器也不尽相同。传统的单台飞行时间质谱仪只能满足某一类样品的检测需求，在针对不同的应用场景，检测分析人员一般通过以下两种解决方案：
[0005](1)开发并配置不同的质谱仪进行分析，这个方案的不足之处在于增加了一起建造的成本与实践操作上的不便；
[0006](2)选用可更换进样系统、电离源或检测器的飞行时间质谱仪，这个方案的不足之处在于更换进样系统、离子源等部件时也需要停机破真空才能实现更换，无法满足秒级切换样品检测的需求，多次更换操作还会对仪器造成不可逆转的损耗，容易会将外部的污染物引入质谱仪内，降低仪器的性能。
[0007]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种飞行时间质谱仪及检测系统，旨在满足多种类型样品共用一套飞行时间质谱仪进行检测的要求，提高样品的检测效率。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种飞行时间质谱仪，包括：用于电离样品产生离子的离子
源、用于对产生的离子进行检测的离子检测区和用于将产生的离子源传输至离子检测区的离子飞行区；
[0011]离子源为多个，且每个离子源产生的离子进入离子飞行区的方向不同，离子检测区包括多个检测阳极板，每个离子源均对应一个检测阳极板，以对每个离子源产生的离子分别进行检测；
[0012]离子飞行区包括自上而下设置的加速区、无场飞行区和反射区，加速区上设置有推斥结构和位于推斥结构下方的加速结构，使离子进入推斥结构之后由脉冲电压推斥进入加速结构；离子检测区上还设置有用于对进入检测区的离子进行增益处理的增益组件，增益组件位于多个检测阳极板的下方；每个离子源与所对应的检测阳极板相对加速区的中心轴对称布置，增益组件对应多个检测阳极板。
[0013]在可选的实施方式中，增益组件包括多层环形微通道板，多层环形微通道板间隔设置。
[0014]在可选的实施方式中，整套质谱仪共用一套高压脉冲电源，并被配置成执行如下操作：第一个离子源产生离子被第一个脉冲周期推斥后检测，形成一个质谱图，第二个离子源产生的离子被下一个脉冲周期推斥后检测，又形成一个质谱图，以此类推每个离子源在不同的脉冲周期下形成对应的质谱图，以形成脉冲时序图。
[0015]在可选的实施方式中，每个离子源均独立地选自电子轰击源、化学电离源、单光子紫外灯电离源、大气压电喷雾源和激光电离源中的任意一种。
[0016]在可选的实施方式中，加速区具有与多个离子源的出口连通的多个进口，以使离子源产生的离子经过加速区加速之后通过无场飞行区进入反射区，通过反射区进行反向加速之后再次经过无场飞行区进入离子检测区。
[0017]在可选的实施方式中，加速结构包括自上而下设置的多个加速区极片，无场飞行区位于加速结构的下方。
[0018]在可选的实施方式中，无场飞行区和加速区均为圆柱形外壳围成的区域，无场飞行区的内径大于加速区的内径，且无场飞行区与加速区同轴分布，且无场飞行区与加速区均呈轴对称分布。
[0019]在可选的实施方式中，反射区上设置有反射区极片和位于反射区极片上方的反射区栅网极片；
[0020]反射区极片为间隔设置的多个，反射区栅网极片为间隔设置的两片。
[0021]在可选的实施方式中，还包括信号线，信号线的一端与检测阳极板电连接，另一端与外部ADC采集卡电连接，以将多个检测阳极板接收到的离子信号传输到外部ADC采集卡进行信号处理。
[0022]第二方面，本专利技术还提供一种检测系统，包括以上任意一种实施例方式中的飞行时间质谱仪。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：通过多个离子源可以电离产生不同入射方向的离子进入离子飞行区，进而进入离子检测区中对应的检测阳极板进行检测。在使用时，可以开启一个离子源工作，利用对应的检测阳极板进行检测；而后可以根据需要仅开启另外的离子源工作，利用另外的离子源对应的检测阳极板进行检测。本专利技术可以在同一台仪器上实现不同离子源和多阳极检测器的功能和优势，具备以下优点：
[0024](1)在不同场景下切换不同的工作模式，对操作人员要求简单，检测耗时短；
[0025](2)无需变更结构，避免仪器与外界环境或人直接接触，降低仪器和样品受到的污染；
[0026](3)精简装置的配置与结构，多个离子源共用离子飞行区，降低建造成本，极大地提高了飞行时间质谱仪的利用率。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的飞行时间质谱仪的剖面结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的飞行时间质谱仪的整体结构示意图；
[0030]图3为使用时的脉冲时序图。
[0031]图标：100
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飞行时间质谱仪；001
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离子源；002
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离子源；003
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离子源；004
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离子源；110
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离子源；120
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间质谱仪，其特征在于，包括：用于电离样品产生离子的离子源、用于对产生的离子进行检测的离子检测区和用于将产生的离子源传输至所述离子检测区的离子飞行区；所述离子源为多个，且每个所述离子源产生的离子进入所述离子飞行区的方向不同，所述离子检测区包括多个检测阳极板，每个所述离子源均对应一个检测阳极板，以对每个所述离子源产生的离子分别进行检测；所述离子飞行区包括自上而下设置的加速区、无场飞行区和反射区，所述加速区上设置有推斥结构和位于所述推斥结构下方的加速结构，使离子进入推斥结构之后由脉冲电压推斥进入所述加速结构；所述离子检测区上还设置有用于对进入检测区的离子进行增益处理的增益组件，所述增益组件位于多个所述检测阳极板的下方；每个所述离子源与所对应的所述检测阳极板相对所述加速区的中心轴对称布置，所述增益组件对应多个检测阳极板。2.根据权利要求1所述的飞行时间质谱仪，其特征在于，所述增益组件包括多层环形微通道板，多层所述环形微通道板间隔设置。3.根据权利要求1所述的飞行时间质谱仪，其特征在于，整套质谱仪共用一套高压脉冲电源，并被配置成执行如下操作：第一个离子源产生离子被第一个脉冲周期推斥后检测，形成一个质谱图，第二个离子源产生的离子被下一个脉冲周期推斥后检测，又形成一个质谱图，以此类推每个离子源在不同的脉冲周期下形成对应的质谱图，以形成脉冲时序图。4.根据权利要求3所述的飞行时间质谱仪，其特征在于，每个所述离子源均...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国斌，陈彦锐，莫婷，陈景鸿，苏海波，麦泽彬，许春华，
申请(专利权)人：广州禾信仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：