[其他]飞行时间质谱仪

说明书

本发明涉及一种飞行时间质谱仪，更具体地讲，是关于一种分辨能力得到了改善的飞行时间质谱仪。

当给各离子施加相同的能量时，不同质量的离子具有不同的飞行速度，于是离子渡越一定距离所需的飞行时间也因质量的不同而不同。飞行时间质谱仪正是根据离子飞行时间的基本理论来分析一个离子的质量。

另外，给各个离子施加的能量大小实际上也不可能完全相同，即使对质量相同的离子，也不可避免地有一个能量的分布，因此这些离子的飞行时间也有一定的离散。当这个离散较大时，质量分析的分辨率则降低。

已公开的传统的飞行时间质谱仪，如有美国专利US，№，Patent    3，727，047和日本专利公布号Japanese    Patent    Laid-open    NO，44953/1982。但是，这些分析仪不能足够有效地克服以上所述的能量离散所引起的分辨率的降低。

本发明提供了一种飞行时间质谱仪，它包括：

一个离子发射装置，它有一个加有电压的样品架和一个幅照装置，该装置用于给样品幅照脉冲激光束或类似的激励源以产生离子;

一个管状分析器，它有许多相互以等间距并沿相同轴向固定的环状电极，给从离子发射装置算起的第n个环状电极施加的电压Vn与从离子发射装置到这个环状电极的距离Xn有如下关系：Vn＝ax²_n+bx_n并且每个环状电极都加上了相应的电压Vn（这里常数a，b可表示为b＝V_L/L-aL，或b＝0，而a＝V_L/L²，其中L是分析器管的长度，V_L是施于分析器管最远端的环状电极的电压）;

一个离子检测装置，它相对于分析器管设置，用于检测从管内反回的以及飞出漂移空间的离子。

按照本发明的飞行时间质谱仪，在分析器管中建立的电场总是取向于该管中离子运动方向的反方向，且电场强度正比于离子产生位置与分析器管之间的距离，本例中，离子产生位置靠近分析器管;因此，离子的运动表现为象单摆一样的具有一定周期的简谐振荡，于是离子的飞行时间就不再依赖于离子的初始能量。

这样就可以防止由于离子初始能量分散所引起的分辨率的降低，从而保证了有一个较高的分辨本领。

此外，即使是离子产生位置远离分析器管的情况，只要在分析器管中建立一个电场，可使离子以一定周期做简谐振荡，就同样可以防止分辨率的降低，而获得一个高分析能力。

换句话说，可以以高分辨率完成由脉冲激光束产生的、具有较大初始能量分布的离子的质量分析，而且可以以高分辨率获得快速化学反应的时间分辨质谱。

图1是本发明的一个飞行时间质谱仪的局部剖视图。

图2是图1所示设备的分析器管中的电压特性曲线。

图3是图1所示设备的分析器管中电场强度的特性曲线。

图4是图1所示设备中的离子飞行路径的模拟曲线。

图5是根据本发明的飞行时间质谱仪的一个实施例的分辨率的特性曲线。

图6是本发明和先有技术的时间质谱仪进行分析所得到的质谱。

在本发明中，可以使用已知的离子发射装置，待测的样品按照该实施例通常可以是固体或气态物质。用以幅照样品以产生离子的能源可以是脉冲激光束或似脉冲电子束。

本发明的分析器管在结构上有其特征，它有许多环状电极;而且加于电极上的电压或由此产生的电场也有其特点。

本发明的质量分析器与传统的质量分析器有明显的差别。本发明的质量分析器采用了摆动的原理，作用于离子的力与其运动距离成反比，于是带有不同初始能量的离子进入分析器后，却可以以相同的时间反回。

此外，常常给离子发射装置添加一个离子透镜，它使离子产生位置与分析器管之间产生了一定距离;本发明中，那样的自由漂移区有益于通过给分析器管施加特别的电压（电场）确保实现摆动原理。

这里可使用的离子检测装置在先有技术中已有。