專利名稱：環(huán)柱形電場質(zhì)量分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器，在質(zhì)譜分析檢測方面有多種應(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)量分析器進行分離，檢測出各種質(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入磁場，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)過一段無場飛行，到達檢測器的時間不同，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和磁場共同作用區(qū)，在射頻電場作用下回旋振蕩，產(chǎn)生的象電流信號用傅立葉變換處理，得到各種質(zhì)荷比的粒子信號。圖3是飛行時間質(zhì)譜的原理圖，在飛行時間質(zhì)譜中，帶電粒子被加速后進入無場區(qū)飛行，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飛出時，電場對帶電粒子所做的功等于帶電粒子的動能
權(quán)利要求
1.一種用于質(zhì)譜的質(zhì)量分析器，其特征在于兩個圓柱面電極半徑不同，小電極在大電極內(nèi)，兩電極之間形成環(huán)柱形空間，在兩電極上加一定電壓，則形成環(huán)柱形電場。當帶電粒子束以合適的角度射入環(huán)柱形電場時，在環(huán)柱形電場中做螺旋運動，不同質(zhì)荷比的帶電粒子在螺旋運動中分離。
2.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于兩個圓柱面電極可以是滿足要求的任意材料、尺寸。
3.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于兩個圓柱面電極的相對位置可變，兩電極軸線重合形成對稱環(huán)柱形電場，也可以軸線不重合形成不對稱環(huán)柱形電場。帶電粒子的入射方向與出射方向可以成任意角度。
4.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于兩個圓柱面電極上所加的電壓是滿足要求的任意電壓，可以是恒定電壓，也可以是脈沖電壓，可以是任意波形的電壓。
5.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于當入射的帶電粒子被加速的時間相同， 動能不同時，其速度與質(zhì)荷比成反比，不同質(zhì)荷比的粒子在環(huán)柱形電場中螺旋運動半徑不同，只有半徑與入射點到環(huán)柱形軸線距離相同的帶電粒子可以穩(wěn)定地做螺旋運動，實現(xiàn)質(zhì)量過濾。改變兩個圓柱面電極之間的電壓，使環(huán)柱形電場的強度改變，可實現(xiàn)質(zhì)量掃描。
6.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于當入射的帶電粒子被加速的距離相同， 動能相同時，其速度與質(zhì)荷比的平方根成反比，不同質(zhì)荷比的粒子在環(huán)柱形電場中螺旋運動半徑相同，運動軌跡相同，速度不同，不同質(zhì)荷比的粒子到達運動終點的時間不同，實現(xiàn)時間分離。
7.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于在環(huán)柱形電場的帶電粒子入射位置前加兩個電極，與環(huán)柱形軸線垂直，形成與軸線平行的電場，使入射的帶電粒子具有軸向速度，形成螺旋運動。兩電極間所加電壓為任意波形電壓。
8.如權(quán)利要求1所述質(zhì)量分析器，其特征在于在環(huán)柱形電場的兩端加兩個電極，與環(huán)柱形軸線垂直，形成與軸線平行的電場，使入射的帶電粒子具有軸向速度，形成螺旋運動。 兩電極間所加電壓為任意波形電壓
9.串聯(lián)質(zhì)量分析器，其特征在于應(yīng)用權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8所述的質(zhì)量分析器， 與各種質(zhì)量分析器串聯(lián)使用成為多級質(zhì)量分析器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器，在質(zhì)譜分析檢測方面有多種應(yīng)用，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明物理結(jié)構(gòu)為套在一起的兩個圓柱面電極，其軸線重合，兩個圓柱面電極之間加一定電壓，形成環(huán)柱形電場。當帶電粒子以一定角度射入環(huán)柱形電場時，將會在環(huán)柱形電場中做螺旋運動，運動數(shù)圈后引入檢測器。根據(jù)帶電粒子入射環(huán)柱形電場時的速度特征不同，可形成兩種不同的質(zhì)量分析器，一種是空間分離類型，一種是時間分離類型。兩種質(zhì)量分析器都具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、制做容易、分離高效的特點。
文檔編號H01J49/26GK102496556SQ201110454479
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者王新建, 邱永紅 申請人:邱永紅