專利名稱：一種帶電粒子的加速方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶電粒子的加速方法，以及應(yīng)用本加速方法形成的多種質(zhì)量分析器，在質(zhì)譜分析檢測(cè)方面有多種應(yīng)用，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜技術(shù)在同位素分析、化學(xué)分析、生命科學(xué)分析中有廣泛的應(yīng)用，其基本原理是在真空中，將樣品離子化變成帶電粒子，通過質(zhì)量分析器進(jìn)行分離，檢測(cè)出各種質(zhì)量數(shù)離子的數(shù)量，從而得到樣品的定性、定量信息。在質(zhì)譜技術(shù)中，質(zhì)量分析器是最核心的部件，按其種類可將質(zhì)譜分為以下五種(1)磁質(zhì)譜。帶電粒子被加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，不同質(zhì)荷比的粒子偏轉(zhuǎn)情況不同，使各種質(zhì)荷比的粒子分離。(2)四極桿質(zhì)譜。帶電粒子被引入四極桿濾質(zhì)器，只有與四極桿上所加射頻電場(chǎng)發(fā)生共振的特定質(zhì)荷比的粒子可以通過，使各種質(zhì)荷比的粒子分離。(3)飛行時(shí)間質(zhì)譜。帶電粒子被加速后，不同質(zhì)荷比的粒子速度不同，經(jīng)過一段無場(chǎng)飛行，到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間不同，使各種質(zhì)荷比的粒子分離。(4)離子阱質(zhì)譜。帶電粒子被引入離子阱，只有與阱上所加射頻電場(chǎng)發(fā)生共振的特定質(zhì)荷比的粒子可以在阱中穩(wěn)定振蕩飛行，使各種質(zhì)荷比的粒子分離。(5)傅立葉變換-回旋振蕩質(zhì)譜。帶電粒子被引入電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用區(qū)，在射頻電場(chǎng)作用下回旋振蕩，產(chǎn)生的象電流信號(hào)用傅立葉變換處理，得到各種質(zhì)荷比的粒子信號(hào)。以上五種質(zhì)譜，帶電粒子要進(jìn)入質(zhì)量分析器，都需要用電場(chǎng)加速。但是四極桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜、傅立葉變換-回旋振蕩質(zhì)譜中，帶電粒子進(jìn)入質(zhì)量分析器的初速度對(duì)質(zhì)量分析影響很小，可以忽略不計(jì)；而磁質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜中，帶電粒子進(jìn)入質(zhì)量分析器的初速度對(duì)質(zhì)量分析起決定作用，帶電粒子加速裝置是質(zhì)量分析器的一部分。在磁質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜中，帶電粒子加速裝置如

圖1。兩個(gè)平行電極上加一定電壓，在兩電極之間形成加速電場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)作用下被加速，從電極上的小孔或狹縫射出。轉(zhuǎn)換加速電壓的正負(fù)極性，可以選擇射出帶電粒子的正負(fù)極性。假設(shè)加速電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q，初速度為0，則帶電粒子從加速電極射出時(shí)，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子的動(dòng)能Uq = ^mv2帶電粒子從加速電極射出時(shí)速度為V = J^-(1)
V m磁質(zhì)譜原理結(jié)構(gòu)如圖7，帶電粒子被加速后射入磁場(chǎng)，受磁場(chǎng)力作用作圓周運(yùn)動(dòng)。 設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，則離心力等于帶電粒子所受磁場(chǎng)力
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子的加速方法，其特征在于被加速的帶電粒子全部或部分飛出加速電場(chǎng)前，撤銷加速電場(chǎng)或者降低場(chǎng)強(qiáng)，使加速區(qū)域內(nèi)的各種帶電粒子被加速的時(shí)間相同。
2.如權(quán)利要求1所述帶電粒子加速方法，其特征在于被加速的帶電粒子初始狀態(tài)可以是靜止的，也可以具有初速度，初速度方向與加速電場(chǎng)方向可以平行，可以垂直，也可以成任意角度。
3.如權(quán)利要求1所述帶電粒子加速方法，其特征在于加速電極可以是滿足加速要求的各種位置、形狀、尺寸、材料、數(shù)量。
4.一種高分辨飛行時(shí)間質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用了權(quán)利要求1所述的帶電粒子加速方法，帶電粒子被加速后可以直接飛行到檢測(cè)器，也可以用反射法，通過飛行時(shí)間的差異分離不同質(zhì)荷比的粒子。
5.一種扇形電場(chǎng)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用了權(quán)利要求1所述的帶電粒子加速方法，加速后的帶電粒子飛入扇形電場(chǎng)，使扇形電場(chǎng)具有方向聚焦的作用，通過偏轉(zhuǎn)半徑的差異分離不同質(zhì)荷比的粒子。
6.一種靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用了權(quán)利要求1所述的帶電粒子加速方法，加速后的帶電粒子飛入偏轉(zhuǎn)靜電場(chǎng)，被偏轉(zhuǎn)后速度方向不同，通過偏轉(zhuǎn)方向的差異分離不同質(zhì)荷比的粒子。
7.—種脈沖電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)量分析器，其特征在于使用常規(guī)的帶電粒子加速方法，帶電粒子被加速的距離相同、動(dòng)能相同，加速后的帶電粒子飛入脈沖偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，脈沖偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)應(yīng)用了權(quán)利要求1所述的帶電粒子加速方法，帶電粒子被偏轉(zhuǎn)后速度方向不同，通過偏轉(zhuǎn)方向的差異分離不同質(zhì)荷比的粒子。
8.一種扇形磁場(chǎng)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用了權(quán)利要求1所述的帶電粒子加速方法，加速后的帶電粒子飛入扇形磁場(chǎng)，使扇形磁場(chǎng)具有能量聚焦的作用，通過偏轉(zhuǎn)半徑的差異過濾動(dòng)能有偏差的粒子。
9.串聯(lián)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用權(quán)利要求4、5、6、7、8所述的質(zhì)量分析器，使用其中兩種或多種串聯(lián)成為多級(jí)質(zhì)量分析器。
10.串聯(lián)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用權(quán)利要求4、5、6、7、8所述的質(zhì)量分析器，與其它類型的質(zhì)量分析器串聯(lián)使用，成為多級(jí)質(zhì)量分析器。
全文摘要
一種帶電粒子的加速方法及其應(yīng)用。本發(fā)明涉及一種帶電粒子的加速方法，以及應(yīng)用本加速方法形成的多種質(zhì)量分析器，在質(zhì)譜分析檢測(cè)方面有多種應(yīng)用，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。真空中帶電粒子在加速電場(chǎng)中被加速，控制加速電場(chǎng)存在的時(shí)間，帶電粒子飛出加速電場(chǎng)前撤銷加速電場(chǎng)，使各種帶電粒子被加速的時(shí)間相同，具有一定的運(yùn)動(dòng)特征，此運(yùn)動(dòng)特征可以應(yīng)用于多種質(zhì)量分析器，可以提高現(xiàn)有質(zhì)量分析器的性能，也可以發(fā)明出新類型的質(zhì)量分析器。本發(fā)明提出了五種應(yīng)用方法高分辨飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、扇形電場(chǎng)質(zhì)量分析器、靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)量分析器、脈沖電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)量分析器、扇形磁場(chǎng)質(zhì)量分析器。
文檔編號(hào)H01J49/40GK102446693SQ201110386698
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者邱永紅 申請(qǐng)人:邱永紅