[发明专利]一种提高栅网离子阱性能的方法

说明书

本发明属于质量分析仪器的技术领域，具体为一种提高栅网离子阱性能的方法。本发明所述的栅网离子阱包括至少有一电极装载有栅网的三维离子阱或线性离子阱；装载有栅网的电极中导电栅网与电极相互电绝缘，从而可以在栅网和电极上分别施加射频电压；本发明通过调节栅网和电极上所施加电压的比值，改变离子阱的电场分布，从而获得良好的质谱分析性能。本发明同时保持了栅网电极的离子弹出效率高和加工简单优点。本发明可用于离子存储，可用于质量分析，也可用于串级质谱分析。

技术领域

本发明属于质量分析仪器技术领域，具体涉及一种提高栅网离子阱性能的方法。

背景技术

质谱仪，可以对物质进行准确地定性和定量分析，且具有高灵敏度和选择性，已经被广泛应用于化学，生物学，医药，食品安全，环境保护和航空航天等领域。四极离子阱可以用来存储离子，质量分析以及串级质谱分析，在质谱仪器中扮演着十分重要的作用。

四极离子阱有两类，三维离子阱和二维离子阱。三维离子阱是由一个环电极和两个端盖电极合围而成，一般环电极上施加射频电压，端盖电极接地，将离子被束缚在阱的中心点附近。目前应用较为广泛的二维离子阱是线性离子阱，其一般是由四根柱状电极围绕一中心轴合围而成，至少一对柱状电极上施加射频电压，对离子径向束缚。柱状电极两端放有两片电极上施加直流电压，可调节直流电压变化，对离子进行轴向引入和束缚。线性离子阱中，离子被束缚在阱内的近似一条线上，因此离子存储容量较大。此外，线性离子阱离子入射方向与射频电场方向垂直，离子束缚效率较高，质量歧视效应较小。

三维离子阱中，前端盖电极开有小孔，用于离子引入，后端盖电极上开有小孔或采用栅网结构，用于离子弹出。储存在三维离子阱中的离子，是通过在端盖电极或环电极上施加辅助的交流电压或直流脉冲，使离子通过端盖电极的小孔或者栅网弹出被检测。

储存在线性离子阱中离子有两种引出方式。第一，是轴向引出，利用边缘场效应，使离子在阱的后端沿中心轴方向弹出。第二，是径向弹出，在径向电极上切割离子引出狭缝，然后通过施加一辅助的交流电压，而使离子从引出狭缝中弹出，径向弹出具有较高的离子逐出效率。

由于离子阱的电极的形状结构决定阱中的电场分布，孔或狭缝的存在通会常导致场缺陷，降低离子阱性能。同时，为了尽量减少孔或狭缝引起的场缺陷，孔的大小数量和狭缝的宽度应尽可能的小，进而会导致离子容易碰撞到电极上损失而降低离子的检测效率，且某些情况下会增加加工成本。

在商业化的三维离子阱中，离子弹出的端盖电极通常采用栅网结构。在线性离子阱中，本发明人之一在专利申请号为201210333042中给出了一种具有栅网结构的线性离子阱，它是由至少一个装载有导电栅网的电极和多个电极合围而成的，其中离子通过栅网电极的导电栅网中弹出，由于栅网的离子透过率可达90%以上，能够提高离子的弹出数量，进而提高检测灵敏度。同时，栅网在一定程度上能够弥补引出槽所引起的场缺陷。

虽然上述发明中栅网部分弥补了场缺陷，但是由于栅网结构、位置及电极结构等原因，阱中仍然存在较强的场缺陷，造成质谱性能，如质量分辨，降低。

多年来，人们为了完善离子阱场形，改进离子阱性能做了一系列努力。主要有三种：第一，通过改变电极的几何结构，如商业化的三维离子阱和线性离子阱普遍采用拉伸的结构，引入一些正的八极场或十二极场。第二将离子阱电极加工成几个部分，在不同部分施加不同电压，通过改变电压幅值比例来调节场分布。在美国专利5468958中，发明人设计了一种含有多个环电极的三维离子阱，不同环电极施加不同比例的射频电压，通过调节射频比例，优化场形。本发明人之一在中国专利1585081中，发明人设计了一种由印刷线路板构成的线性离子阱，采用了很多分立可调的电极，结构简单，同时性能较好。第三，采用辅助电极，如在美国专利7285773中，发明人在三维离子阱引入孔后面放置场可调节电极，在上面施加直流电压，显著影响离子运动性能，改善质谱性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以完善栅网离子阱的场形，提高其质谱性能的方法。