[发明专利]一种存储和传输正负离子的装置和方法

说明书

本发明涉及一种存储和传输正负离子的装置和方法，包括导电线电极，打孔绝缘板，支撑件，固定拉伸装置，端电极和离子富集电极。该方法和装置中利用施加在导电线电极的交流变化的电压限制离子在垂直于轴线方向上的运动，利用施加在富集电极上的脉冲直流电压产生轴向梯度电场，使正离子和负离子分离，储存。利用脉冲电压使离子传输至下一个腔体。

技术领域

本发明设计一种同时储存正负离子的装置和方法，可以用于气相离子分析仪器。

背景技术

在质谱设计中，由于气压的不同，当离子从离子源向质量分析器转移过程中会造成离子损失。为减少离子损失，目前通用的设计是利用四极杆，六极杆或八极杆形成垂直于轴向的假势阱，使离子无法在垂直于轴向的方向上逃逸。在轴向上，通过两端电极电压的不同，形成电势差，从而使离子得到传输。由于两端电极距离往往比较长，在中心区域形成的电势差很弱，导致离子传输速度很慢，影响离子传输效率。此外，目前使用的四级杆，六极杆或八极杆大多使用圆形或矩形的电极剖面的实心电极结构，具有很大的表面积，导致电极上的电容很高，对射频电源的功率要求也比较高。

在离子传输过程中，正负离子均被轴向场限制，但两端电极电压会使离子向不同方向传输，因此离子传输时仅能传输正或负的离子，无法传输的离子会损失掉，降低了检测灵敏度。由于需要重新富集和传输另外一种离子，正负离子切换时间较长。

短时间内获得正负离子的信息对样品分析和鉴定有很大帮助，可以拓宽样品检测范围，也可以对某些样品提高灵敏度。多种质量分析器均可以分析分析正负离子，但由于正负离子传输切换时间的限制，导致很难在短时间内获得正负离子信号。

缩小离子引导电极的间距及直径有诸多好处：首先，缩小后的尺寸对于射频电压幅值要求降低，因此减小了对射频电源的要求。其次，离子可以被限制在更小的范围内，在向下一级传输时有较高的离子传输效率。此外，小内径的离子引导电极还可以工作在较高的气压下，可以使离子更快地冷却。但是目前使用的多极杆电极技术难以做到微型化，主要原因是常用多极杆为圆柱形，当内径减小后易发生变形，导致中心场偏离设计参数，使离子传输效率降低。

文献（Analytical Chemistry88(15): 7800-7806）报道了一种使用金属丝制作的离子阱质量分析器。由于质量分析器两端距离很长，造成中心场沿轴向上的电场梯度很小，不利于离子传输。屏蔽电极的使用也造成了光线仅能从沿轴向方向通过，限制了光源的使用。由于使用八个螺母向所有金属丝提供拉力，非常容易使金属丝所受拉力不均匀，导致不均匀的变形，影响内部电场的质量。此外，此装置工作在很低的气压下（0.0006 mbar），无法有效地快速冷却离子，造成离子捕获效率降低。因此此装置无法用于离子传输。

发明内容

为解决以上问题，本人发明了一种可以同时储存正负离子并将储存的正负离子传输的装置。本发明的目的是设计一种低电容且可以同时存储正负离子的装置，减少离子损失，并且减少离子正负切换时间。本发明的离子传输引导电极具有很好的微型化潜力。

根据上述目的，本发明提供了一种同时储存正负离子的装置，包括导电线电极，用于施加交流变化的电压和脉冲直流电压以形成叠加电场；打孔绝缘板，用于固定导电线的位置；支撑件，用于支撑导电线；固定拉伸装置，用于向导电线提供拉力；端电极，用于提供离子轴向的限制电场 。

所述的导电线电极，其特征在于：导电线电极穿过打孔绝缘板，并由固定拉伸装置提供拉力。

所述的固定拉伸装置，其特征在于：固定拉伸装置上设有紧固装置并向导电线电极施加拉力。

所述的导电线电极，其特征在于：导电线电极上施加的电压包括两组交流变化的电压和一组脉冲直流电压导电线电极。

所述的两组交流电压导电线电极，其特征在于：导电线电极上施加的交流变化的电压形成垂直于轴线的交流变化电场。