[实用新型]用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置

说明书

本实用新型公开了质谱仪技术领域的用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置，其主体结构为在两个双聚焦透镜之间设置用于提供电压差的四极杆电极，所述双聚焦透镜设置在透镜进口和透镜出口的位置，本实用新型在四极杆电极90度偏转透镜的进出口位置增加双聚焦透镜，通过对聚焦透镜电压和四极杆电压的调整，对通过离子的传输进行聚焦，实现智能调谐离子传输。离子传输效率的增加，可大幅增加仪器的灵敏度和稳定性。

技术领域

本实用新型涉及质谱仪技术领域，具体为用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置。

背景技术

当前典型的ICP-MS仪器由进样系统、离子源、接口、离子光学系统、质量分析器和检测器构成。样品由离子源离子化后通过接口进入离子光学系统，在这个过程中，一些光子，中性分子以及电子等粒子都一起进入，这些非目标离子如果进入质谱系统，不仅会对部件造成污染，增加清洗维护工作，而且将对检测的信号灵敏度，信号强度以及背景噪声等产生严重影响。离子光学系统的使用能够极大的去除中性分子、光子、电子等干扰粒子，并能够使待测离子在一定程度上聚焦。离子光学透镜系统直接影响着离子的传输过程，最终影响仪器的灵敏度，背景噪声等。

目前商品化的质谱仪器内部离子光学系统的实现方式主要分为三种：

一种是光子挡板式，在桶状离子透镜中心放入挡板。离子在通过透镜时，受到电场力的作用，先向外发散，以绕过挡板，再重新聚焦飞出偏转传输装置。而对于光子和中性粒子，由于不受电场力作用，则会直接撞击到挡板上并损失动能，无法通过离子偏转传输装置。此种方式结构设计简单，但是存在待测离子损失严重，离子传输效率低，低质量数歧视严重等缺点。

一种是离轴传输式，离子传输前后方向不变，但是传输路径会有所偏移，相对于挡板式离子通过率会比较高，但是容易产生电容效应，基体和其他离子沉积引起透镜电压变化和仪器漂移。同时离轴式离子光学系统结构的设计较为复杂，部件的清洗和维护极为复杂。

还有一种是90度偏转式，其主要工作原理是离子通过一个偏转电场区域，受到电场力作用而偏离原来运动方向，并最终在出射时偏转90度,电子由于负电场的作用被排斥掉，而光子和中性粒子等不受电场力作用仍沿直线飞行，最终随真空被抽走。这种设计由于采用的是非孔传输，避免了因孔而对电场分布产生影响。同时这种设计直接去除了光子和中性粒子，不仅能够大幅度降低仪器的背景噪声，而且部件不需要经常清洗和维护，给用户带来了极大的便捷。但是待测离子从接口进入90度四极杆偏转透镜时，由于四极杆离子透镜中相邻极杆电压值不同，在离子进入偏转透镜中心前就容易使离子产生角度分散，偏离离子透镜系统轴心位置，需要对透镜电压进行严格控制，一般来说，低质量数和高质量数离子进入透镜的动能是不同的，因此在测量不同元素时，为了达到最大离子传输效率、获得最佳灵敏度，需要不断改变透镜电压；90度偏转的聚焦点并不是特别的稳定，而且随着样品基体不同也会发生一些变化；同时空间电荷效应也会使得当遇到离子密度非常高的时候，同电荷离子会相互排斥而使得离子束膨胀，甚至会造成有些离子偏离到透镜之外造成灵敏度损失。基于此，本实用新型设计了用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置，以解决上述背景技术中提出的为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：用于等离子体质谱仪的双聚焦四极杆离子直角偏转装置，其主体结构为在两个双聚焦透镜之间设置用于提供电压差的四极杆电极，所述双聚焦透镜设置在透镜进口和透镜出口的位置，透镜进口一侧设置有使得待测离子经过的采样锥、截取锥以及提取透镜，用于进入偏转透镜系统的传输聚焦点稳定，传输位置更靠近轴心。

优选的，所述四极杆电极呈矩形的方式进行排列设置。

优选的，所述双聚焦透镜为双静电聚焦离子光学透镜。

优选的，两个所述双聚焦透镜分别设置在四极杆电极围成的虚拟矩形面呈度的位置。