[发明专利]一种复合电极型离子阱质量分析器

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子阱质量分析器，具体涉及一种能够实时调整离子阱内部电场的复合电极型离子阱质量分析器。

背景技术

现有技术中，质谱仪是现代分析仪器的代表，由于具有很强的物质定性分析能力和物质定量分析能力，且具有很高检测灵敏度和低检测限，质谱仪已成为众多领域不可或缺的分析工具。目前，质谱仪已被广泛地应用于环境监测、食品安全、医学检测、国土安全、航空航天和科研领域等。

按照质谱仪中所使用的质量分析器不同，质谱仪可分为磁质谱仪、傅里叶变换-离子回旋共振质谱仪、离子阱质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪等。在众多种类的质谱仪中，离子阱质谱仪具备特有的多级质谱分析能力，从而具有更强的物质结构分析能力和定性能力，因此，离子阱质谱仪越来越广泛地被应用于蛋白组学、基因组学等对物质结构定性要求较高的领域。作为离子阱质谱仪的核心分析部件，离子阱质量分析器（以下简称为离子阱）具有体积小、结构简单和可工作在较高气压条件下等优点，因此，离子阱是制作小型质谱仪的首选。

目前，常用的离子阱为三维离子阱，它由两个双曲面端盖电极和一个旋转双曲面环电极构成，在质量分析过程中，离子被存储在三维离子阱中央的球形区域内。美国专利US6797950提出一种线性离子阱质量分析器，由对称放置的两对双曲柱面电极和两个端盖电极构成，在质量分析过程中，离子被存储在线性离子阱中央的圆柱形区域中。与三维离子阱相比，线性离子阱具有更大的离子存储空间，因此可存储更多的离子，在提高分析灵敏度的同时避免“空间电荷效应”的发生，保证质量分辨率达到分析需求。

但是，线性离子阱和三维离子阱都采用双曲面结构，因此机械加工难度大，造价昂贵，增加了离子阱质谱仪的制造成本，不利于离子阱质谱仪的进一步推广。近年来，简化结构的离子阱质量分析器成为质谱领域的热门研究方向。美国专利US 6838666中提出了使用平板电极构成的矩形离子阱，大大简化了双曲线性离子阱的结构降低了离子阱质量分析器的制造成本。但是，矩形离子阱由于电极形状的改变，内部的电场畸变较严重，因此降低了矩形离子阱的分析性能，如质量分辨率和灵敏度等。

三维离子阱质量、线性离子阱和矩形离子阱的内部电场均为固定电场，不能根据不同分析需求进行调整。为解决上述问题，中国发明专利CN 1585081A中提出了一种新型的由平板离散电极构成的离子阱质量分析器。与由四个平板电极构成的矩形离子阱不同，该离散电极离子阱质量分析器由四组电极构成，每组电极包括多个离散的平板电极在这些离散的平板电极上施加不同的电压，可以在离子阱的内部得到近似于双曲线性离子阱的四极场。该离散电极离子阱质量分析器的另一个特点是，通过改变施加在各个离散电极上的电压，可以改变离子阱内部的电场分布，优化离子阱的分析性能，进一步，这种优化可以在离子阱质谱仪的工作过程中实时进行，以满足不同的分析需求。

由于离散电极型离子阱由四组离散平板电极构成，每组离散平板电极都需要较多的电气连接，对离子阱的安装增加了难度。离散电极型离子阱在工作时，至少需要三路以上射频分压电路对其进行驱动，只有三路以上分压电路的精确度达到要求，同时三路以上分压电路的分压比必须满足既定关系，这在实际操作和仪器调试中难度很大，且批量生产仪器时其重复性很难满足要求。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种复合电极型离子阱质量分析器，能够实现离子阱内部电场实时调整，同时减小电场的不确定性，降低射频分压电路的复杂程度。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种复合电极型离子阱质量分析器，包括一对相互平行的X电极、一对相互平行的Y电极和一对端盖电极，所述X电极和Y电极垂直放置，所述端盖电极与X电极和Y电极的放置方向垂直，且分列与X电极和Y电极轴向的两侧，所述X电极和Y电极中至少有一对电极中央设有离子引出槽，所述一对X电极中至少有一个电极为平板离散电极，所述X电极和Y电极中的其它电极为多边形柱面电极，且所述一对Y电极为两个相同电极，所述端盖电极中央设有离子引入孔。

上述技术方案中，所述多边形柱面电极可以为双曲柱面电极、圆柱面电极、三角柱面电极或梯形柱面电极。

上述技术方案中，所述平板离散电极由至少3个相互绝缘的子电极构成，且子电极为奇数个。

上述技术方案中，所述三角柱面电极的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角大于等于90°小于180°。

上述技术方案中，所述离子引出槽的宽度为0.3～2mm。