[发明专利]一种研究离子反应的串级质谱仪

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种离子反应及对反应物进行质量分析的仪器，与质谱仪及分析仪器相关。

(二)背景技术

质谱仪是一种用于分析各种化学成分及其含量的科学仪器。在质谱仪器中，四极杆质谱仪是目前最广泛应用的质谱仪之一。它具有结构简单，体积较小，使用和操作方便等特点。

传统的四极杆质谱仪是由四根柱形电极所组成，在外加电源的作用下，在四根电极所围成的中心区域内产生以四极电场为主的电场分布。当不同质荷比的离子通过四根电极所围成的中心区域时，在上述电场的作用下，会有不同的运动轨迹。有的可以通过此区域并被后续的离子探测器检测到，有的将与电极杆发生碰撞而消失掉。在实际应用中，通过有规律地变化加在四极杆电极上的交流和直流电压值，让不同质荷比的离子依次通过四极杆电极系统而被逐一探测到。记录并打印出所得到的离子信号，即为所需要的质谱分析图。

四根杆形电极也可以组成四极离子阱系统，即所谓的线性离子阱。离子阱的作用是可以对离子进行存储，和质量分析等。四极线性离子阱的原理同样是利用加载在四根杆形电极上的射频电源所产生的以四极场为主的电场分布，实现对离子的存储和选择性逐出等。

因此，将四极杆质谱和线性四极离子阱结合起来，有可能实现对离子的选择，存储和质量分析等功能。满足科学研究和工程技术的需要。

(三)发明内容

本实用发明的目的在于提供一种可以对离子进行质量选择、反应，且能对反应产物进行质量分析测量的一种研究离子反应的串级质谱仪。

本发明的目的是这样实现的：它包括线性四极离子阱，在线性四极离子阱的至少一端设置四极杆质量分析器，在四极杆质量分析器的另一端设置可产生正/负离子流的离子源。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、在线性四极离子阱的两端分别设置四极杆质量分析器，在每个四极杆质量分析器的另一端分别设置可产生正、负离子流的离子源。

2、在线性四极离子阱的两侧设置有离子探测器。

本发明提出了一种可用于研究离子-离子反应，离子-分子反应的串级质谱仪实验系统。其实验系统主要包含：1)，两个离子源，用于产生两种用于化学反应研究用的离子流，如正离子流，和负离子流。2)，两个四极杆质谱仪，用于选择性分离出两种研究用的离子。3)，一个线性四极离子阱装置，用于将四极杆选择出的离子进行存储，并使不同的离子-离子间，或离子-分子间发生化学反应。离子阱的另一功能是进一步对化学反应所产生的产物进行质谱分析。得到化学反应产物的种类，和含量信息。4)，离子探测器，用于记录离子信号。5)，真空系统，用于为上述各部分的实验提供真空环境。和6)，实验控制和数据记录，处理系统。

使用这种串级质谱实验系统，可以首先对感兴趣的正离子或负离子进行质量选择，然后再让这些选择过的离子与其他离子或分子进行反应。反应产物由离子阱质量分析器进行质量分析测量。本发明给出的实验系统还可以对感兴趣的正离子或负离子进行串级质谱分析。

本发明也可以一次只使用一个离子源产生一种离子，然后再使用一个四极杆质量分析器选择出一种离子，并存储在离子阱中，然后，将某种感兴趣的中性分子引入到离子阱中，使之与离子阱中的离子发生化学反应。同样地，最后用离子阱分析检测反应产物和各种产物的含量。

(四)附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明的实验装置的示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，研究离子反应的串级质谱仪的组成包括线性四极离子阱15，在线性四极离子阱的一端设置四极杆质量分析器13，在四极杆质量分析器13的另一端设置可产生正离子流的离子源11，在线性四极离子阱的另一端设置四极杆质量分析器14，在四极杆质量分析器14的另一端设置可产生正离子流的离子源12，在线性四极离子阱的两侧设置有离子探测器16、17。

其中11，12为两个可产生正负离子流的离子源。13和14为用于分别对由离子源11，12所产生的正，负离子进行质量选择性分离的四极杆质量分析器。15为线性四极离子阱，它的作用是将由四极杆质量分析器所选择出的正，负离子进行存储，并为他们提供发生化学反应的环境，和对反应产物进行质量分析，得到化学反应产物和含量的信息。16和17为安置在离子阱两边的二个离子探测器，用于对离子进行探测和信号放大。