[实用新型]质谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种质谱仪。

背景技术

质谱仪主要用来通过测量微观粒子，特别是分子的质量，来分析检测被测样品的成分，特别是化学成分。比如食品中农药残余，可以通过质谱仪来跟踪该农药分子或分子碎片特有的分子量来监控其含量。但是，因为微观粒子的质量非常小，无法用一般重力方法来称其重量。因此我们为了测量这些微观粒子的质量，一般是利用带电粒子与电磁场的作用。为了达到这一目的，首先要使这些微观粒子带上电荷，这样就可以通过电磁场来控制它们的运动，从而实现粒子或者分子质量的测量。因此，质谱仪都必须有电离装置，把样品电离为离子——这个装置就叫做离子源。具有不同荷质比的离子在电场或磁场作用下运动状态会有所不同，所以可以采用特定的电场或磁场来构成质量分析器。四极杆质量分析器就是这样一种装置，它能够用加在四级杆上的交直流电压而仅让一定质荷比的离子通过，经过扫描最后经检测器检测后可以得到样品的质谱图。

如图1所示，传统的质谱仪，其基本结构是相同的，都包括离子源1’、质量分析器2’、检测器(图中未示出)和真空系统(图中未示出)。质量分析器2’有采用四极杆式质量分析器、飞行时间质量分析器，磁聚焦质量分析器，离子回旋傅立叶变换或者离子阱质量分析器。

使被分析的样品带上电荷的过程称为离子化过程。针对不同的样品有很多种不同的方法，其中一种叫做电子撞击方法，是应用比较广泛的离子源技术，它主要用于挥发性样品和比较简单分子量较小的有机分子的电离。样品以气体状态进入离子源。由灯丝发出的电子与样品气体分子发生碰撞使样品分子失去电子而带电，成为离子。

为了使电离以后的样品离子沿着所需的特定方向运动，在离子源内设置了离子透镜。传统的离子透镜一般包括安装在同一个中轴线上的4个电极：推斥电极11’、引入电极12’、聚焦电极13’和引出电极14’，引入电极12’、聚焦电极13’和引出电极14’的中央各自具有供离子束穿过的中央通孔。推斥电极11’为平面圆板形状，它的作用是为样品离子提供初始能量。施加在推斥电极11’上的电压可以在5～80V之间变化。聚焦电极13’为平面圆板形，聚焦电极13’用于使离子束聚焦。从推斥电极11’后面的离子化反应池出来的离子存在动量大小和方向上的分散性，经聚焦电极13’聚焦后，可以增加进入质量分析器2’的离子数量，并提高进入质量分析器2’的离子强度。聚焦电极13’可以工作在0～-150V。引出电极14’呈平面圆板形，引出电极14’用来改善离子源1’和质量分析器2’之间的离子传输效率，一般工作在0～100V之间。

从物理学电动力学的角度来看，离子源内各个电极所加的电压，会在空间产生电场，电场的势能函数是一个标量函数，该函数所满足的是拉普拉斯方程，这是一个二阶偏微分方程，而各个电极的形状以及电极上所加的电压构成了这个偏微分方程的边界条件。这个边界条件是质谱仪设计的关键所在，有了边界条件，我们就可以通过理论计算和电脑模拟来解出这个偏微分方程。

上述用于传统质谱仪的推斥电极11’是平面圆板状的，这种平板状的电极在空间中引起的电场分布使离子束呈发散状态，因此离子可能大量逃逸，这样引起的后果是能够进入质量分析器的离子数量减少，从而导致质谱仪的灵敏度差。

实用新型内容

本实用新型要解决现有的质谱仪灵敏度差的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的质谱仪，包括离子源，所述离子源包括依次安装在同一中轴线上的推斥电极、引入电极、聚焦电极和引出电极，所述引入电极、聚焦电极和引出电极中央分别具有供离子束穿过的中央通孔，其特征在于，所述推斥电极为具有一敞口的罩壳，且该敞口朝向所述引入电极。

所述推斥电极包括圆形底部和由该圆形底部向外延伸的弧形部。

所述推斥电极为球面形罩壳、椭球面形罩壳、抛物面形罩壳、锥形罩壳或者锥台形罩壳。

所述引出电极为具有一敞口的罩壳，且该敞口朝向所述聚焦电极。

所述引出电极包括圆形底部和由该圆形底部向外延伸的弧形部。

所述引出电极是球面形罩壳、椭球面形罩壳、抛物面形罩壳、锥形罩壳或者锥台形罩壳。

所述聚焦电极呈圆筒形，包括具有中央通孔的筒底和圆周壁。