[发明专利]一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器，具体的说是一种用于质谱中离子束汇 聚整形并能控制其路径的静电汇聚偏折装置。

背景技术

质谱是一种常用的分析仪器，一般要求质量分析器工作在高真空 下，而质谱的电离源一般工作气压高于质量分析器，所以一般电离源 置于质量分析器之外，从而也产生了多种多样的离子引入方式。传统 的旋转对称单透镜离子光学系统，能够将发散的离子束进行准直、汇 聚引入质谱，但是由于其离子传输路径过于单一，不能满足一些需要 偏折离子路径的特殊需求。

多次反射质谱是一种通过增加飞行时间提高分辨的高分辨质谱。 在多次反射质谱中，离子的飞行距离一般都在几十米到几百米。在如 此长的飞行距离下，电极微小的边缘电场效应最终都会累加成巨大的 像差，是影响多次反射质谱分辨率的关键因素之一。如何将离子束通 过合适的引入和引出方式避开电极的边缘场效应区域，对多次反射质 谱的高分辨性能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折 装置，可以精确控制离子束进行任意角度的偏折引入和引出，并且具 有很好的汇聚效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置，包括两组偏转汇聚 透镜组和位于它们之间的一组扇形圆柱偏转透镜组；

偏转汇聚透镜组由两个中空的圆筒状端电极和偏转汇聚电极组 成；两个端电极和偏转汇聚电极同轴设置，偏转汇聚电极处于两个端 电极之间，偏转汇聚电极是由一个中空的圆筒被一平板沿轴线切割成 两个径向截面为弧形的对称体；

扇形圆柱偏转透镜组是由一个横截面为扇形的柱体，即扇形的柱 体是由扇形平面沿垂直于扇形平面的纵向方向拉伸而成，扇形的柱体 被一个中空的圆筒沿纵向切割成两部分(沿纵向方向观察，保证切割 圆筒的中心与扇形圆弧的圆心重合)，一部分横截面为弧形的称之为 外扇形偏转电极，另一部分横截面为扇形的称之为内扇形偏转电极；

沿纵向方向观察，以半径为R₀且与内扇形偏转电极和外扇形偏 转电极同心的圆弧称之为中心弧线，中心弧线位于内扇形偏转电极和 外扇形偏转电极之间，R₀为外扇形偏转电极靠近圆心的内圆弧半径和 内扇形偏转电极半径之和的一半；

两个偏转汇聚透镜组的轴线分别与扇形圆柱偏转透镜组的中心 弧线相切。

两个端电极和偏转汇聚电极之间间隔相等并且相互之间绝缘。

汇聚偏转透镜组中偏转汇聚电极为两片全等的扇形圆环电极组 成；两片扇形圆环电极轴对称并相对放置，组成内径与端电极内径相 同的带有两个对称缺口的圆环；两片扇形圆环电极之间相互绝缘设 置。

汇聚偏转透镜组中两个端电极轴向长度为5～100mm，内孔直径 为1～50mm；偏转汇聚电极轴向长度为5～100mm，内孔直径为 1～50mm，两片扇形圆环电极之间的间距为0.1mm～5mm；两个端电 极和偏转汇聚电极之间的间距为0.1mm～10mm。

扇形圆柱偏转透镜组中外扇形偏转电极和内扇形偏转电极具有 相同的弧度角并同心放置同时确保两者所形成的弧度角重合；外扇形 偏转电极靠近圆心的内圆半径为1～200mm，内扇形偏转电极半径为 1～200mm且小于外扇形偏转电极靠近圆心的内半圆半径；扇形圆柱 偏转透镜组具有matsuda板结构。

汇聚偏转透镜组中偏转汇聚电极的两片扇形圆环电极分别施加 电压(V₀+V_p/2)和(V₀-V_p/2)，V₀为两片扇形圆环电极的平均电压， 其中平均电压V₀与端电极上所施加电压的幅值或极性不同，实现离 子束的准直、汇聚，V_p为两片扇形圆环电极的电位差，用于控制离 子束的偏转。

离子束可以平行于端电极轴线准直入射进入一个汇聚偏转透镜 组，汇聚或偏转汇聚出射；或与端电极轴线呈锐角入射(角度范围由 端电极尺寸规格决定)进入一个汇聚偏转透镜组，汇聚或偏转汇聚出 射。

通过以汇聚偏转透镜组的轴线为旋转中心线旋转偏转汇聚电极， 不但可以实现同一二维平面内离子束的偏折，同时还可以实现三维度 空间的离子束的偏折。