[发明专利]质谱分析仪及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析仪，特别涉及能使离子阱的中心和电子源间的电势差为恒定值的质谱分析仪及其工作方法。

背景技术

离子阱是一种性能优良的质量分析器，它进行质量分析的基本原理是首先将不同质荷比的离子束缚在离子阱中，然后通过电场作用将不同质荷比的离子区分开开，达到质量分析的目的。离子阱质量分析器具有体积小、容易加工、对真空度要求低、维护成本低、灵敏度高以及可进行多级质谱分析等众多优点，因此，基于离子阱质量分析器被广泛地应用于各种质谱仪中，特别是小型化或便携式质谱仪。

图1示出了现有技术中普遍采用的质谱仪的基本结构图，如图1所示，包括依次设置的电子源105、电子透镜104、3D离子阱、检测器108，以及射频电源106和电子门控制单元107等。该离子阱工作时，离子阱的环电极101上施加交变的射频电压，左右两个端盖电极102和103接地。

图2示出了现有技术中电子门的工作图，如图2所示，在离子阱工作过程中的离子化阶段，电子门都处于开启状态，在整个阶段内电子都可进入离子阱内电离中性物质。

中性物质离子化的基本过程是：带有一定动能的电子轰击中性物质，造成中性物质丢失电子或化学键断裂，从而形成分子离子或碎片离子。在电离过程中，形成的离子碎片与电子的动能有直接的联系，因此，标准谱库中的质谱图都是使用恒定动能的电子(70eV)去轰击中性物质得到的。

根据图2的工作方式，由于离子阱环电极101上施加交变的射频电压，而左右两个端盖电极接地，此时离子阱的场中心电势并不为0，而是V/2，其中V是射频电压的幅度(半峰值)。灯丝发射出的电子具有的动能应等于灯丝本身的电势与被轰击的中性物质所在位置的电势之差，因此，在这种情况下，即使灯丝的电势恒定，电子轰击中性物质的动能也会随着RF电压变化，上述控制方式会带来如下问题：

1、电子动能变化幅度非常大，产生的碎片离子峰与标准谱库的匹配度很低，增大了物质定性的难度；

2、电子动能交替变化，增加了电离过程中的不确定性，因此得到质谱图重复性较差。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供一种测量准确度高的质谱分析仪，还提供了一种测量准确度高的质谱分析仪的工作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

质谱分析仪，包括电子源、电子门以及离子阱；所述质谱分析仪还包括：

检测单元，所述检测单元用于检测所述离子阱的工作电信号，并传送到控制单元；

控制单元，所述控制单元用于根据接收到的所述工作电信号而控制所述电子门，从而使得当所述离子阱的中心与所述电子源间的电势差为定值时，所述电子门打开，否则关闭所述电子门。

根据上述的质谱分析仪，作为优选，所述检测单元用于检测所述工作电信号的相位或幅值，当检测到相同相位或同方向的等幅值时，所述控制单元打开所述电子门，否则关闭电子门。

根据上述的质谱分析仪，作为优选，所述工作电信号为正弦波或矩形波电信号。

根据上述的质谱分析仪，作为优选，当所述检测单元检测到的所述工作电信号为零时，所述控制单元打开所述电子门，否则关闭所述电子门

本发明的目的还通过以下技术方案得以实现：

质谱分析仪的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)检测离子阱的工作电信号，并传送到控制单元；

(A2)控制单元根据接收到的所述工作电信号而控制所述电子门，以使当所述离子阱的中心与电子源间的电势差为定值时，所述电子门打开，从而使得所述电子源发射的电子以恒定的动能进入所述离子阱；

(A3)待测物质被进入所述离子阱的电子撞击而离子化，产生的离子被弹出所述离子阱；

(A4)检测被弹出离子阱的离子，经分析后获知待测物质的信息。

根据上述的工作方法，作为优选，所述检测单元检测所述工作电信号的相位或幅值，当检测到相同相位或同方向的等幅值时，所述控制单元打开所述电子门，否则关闭所述电子门。

根据上述的工作方法，作为优选，所述工作电信号为正弦波或矩形波电信号。

根据上述的工作方法，作为优选，当所述检测单元检测到的所述工作电信号为零时，所述控制单元打开所述电子门，否则关闭所述电子门。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：