[发明专利]一种正负离子同传的行波离子导向器

说明书

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种正负离子同传的行波离子导向器。其包括射频电极组和行波电极组；所述射频电极组包括至少4个平行排列的射频电极，所述行波电极组包括至少1组行波电极序列，所述行波电极序列由行波电极顺序排列构成；所述射频电极的长度方向和所述行波电极序列的长度方向相互平行。本发明利用简单的结构实现了实现正负离子的传输、捕获、约束、迁移率分离及反应等多种功能为质谱仪或离子迁移谱仪等仪器的设计提供了更多的选择，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种正负离子同传的行波离子导向器。

背景技术

质谱领域中，正离子和负离子的分析均具有重要的应用。在对复杂样品分析时，目前没有一种单极性质谱可对正离子和负离子完全适用并具有足够的灵敏度，因而现有的质谱仪器需分别在正负离子模式下进行样品分析。

然而在单细胞分析、组织成像等应用中，因为样品量非常有限且更需要对同一样品进行同时的质谱检测，因此这些应用对同时分析正负离子的需求尤为凸显。要实现正负离子的同时测量，目前有两种解决方案。第一种方案为快速切换施加在离子源、离子导向器系统及质量分析器上直流电压的极性。然而，快速直流电压极性的切换将产生仪器工作条件的不稳定因素，从而严重影响了仪器的工作性能。第二种方案为使用双极性工作系统，即离子源位于两台工作极性不同的设备之间，但这无疑增加了仪器的制造成本和体积。同样，在离子迁移谱领域，对上述两种方案也均有报道。

行波离子导向器是质谱和离子迁移谱中的重要组成结构，它的功能是对离子进行导向和传输。因此，要实现正负离子的同时分析，首先就需要合理地设计行波离子导向器，使其能够同时、无损低传输正离子和负离子。同时在一些应用场景中，为了对正离子和负离子进行分析，还需要将二者进行区分传输和分离。

自质谱技术诞生以来，就伴随着科研工作者对离子与其他粒子气相化学反应的研究。公式(1)为离子反应的速率常数k的计算方法，公式(2)为形成轨道离子络合物临界距离r的方法。

k＝v(2π)r² (1)

r＝Z₁Z₂e²/2mv² (2)

其中，v为反应粒子间的相对速度，Z₁和Z₂为反应离子的带电荷数量，e为基本电荷量，m为碰撞离子对的约化质量。行波离子导向器可通过行波捕获提高反应离子的密度(控制r)，通过波速控制反应离子的相对速度(控制v)，通过迁移率分离获得感兴趣的反应离子，从而有望在复杂的气相离子反应研究中发挥巨大的作用。基于上述原理，目前，现有的行波离子导向器主要通过以下两种方案来执行。方案一为堆行波堆叠环离子导向器(Waters Technologies Corp专利技术US8389932B2)。该方案通过将行波和射频电压耦合在同一环电极上，从而实现离子的射频径向约束和行波的轴向离子推动。然而，该技术只能将正负离子同时约束于同一离子通道进行传输，使精准研究正负离子间的反应造成困难。方案二为无损式离子操作结构(Mobilion Systems Inc专利技术AU2020280042A1)。该方案利用分别设置的行波电极、射频电极以及直流电极来实现行波离子传输轨道。然而，这种技术由于直流电极的引入，使得单次只能输送一种极性的离子，无法实现正负离子同传及相应反应的研究。

总之，由于正负离子的同时传输和分离各自对施加的电场有着严格的要求，现有技术中尚未有一种行波离子导向器能够实现正负离子的同时传输和分离。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种正负离子同传的行波离子导向器，目的在于实现正负离子的同时传输和分离。

一种正负离子同传的行波离子导向器，包括射频电极组和行波电极组；