[发明专利]一种用于研究大分子的质谱仪

摘要

本发明涉及材料分析领域，一种用于研究大分子的质谱仪，包括液滴喷射器、真空腔、电离器、质量过滤器、离子聚束器、电荷探测器、放大器I、放大器II、示波器和真空泵组，采用三种不同结构的液滴喷射器，采用块状的压电陶瓷产生振动波聚焦的方法来形成并喷出液滴，对液体的极性无要求，且喷射过程无需施加高电压，适用于粘滞系数较高的液体样品；电荷探测器的探测元件及导线均位于电路板上，每块电路板上包含多个感应段，带电离子通过两块电路板之间的空间，以此测量离子的电荷，电路板易于加工并修改电极构型，连接方式简单，由多个电路板组成的多级电荷探测器无需额外的准直，采用高阶谐波的聚焦来喷出液滴，能够减少聚焦所需的振动波长。

主权项

1.一种用于研究大分子的质谱仪，主要包括液滴喷射器(1)、真空腔(2)、电离器(3)、质量过滤器(4)、离子聚束器(5)、电荷探测器(6)、放大器I(7)、放大器II(8)、示波器(9)和真空泵组，xyz为三维空间坐标系，所述真空腔(2)具有起始端和末端，在真空腔(2)内，从起始端至末端依次具有电离器(3)、质量过滤器(4)、离子聚束器(5)和电荷探测器(6)，所述真空腔(2)连接有真空泵组，真空度能达到10‑7Pa，所述液滴喷射器(1)连接于真空腔(2)的起始端，真空腔(2)的起始端具有小孔，液滴喷射器(1)喷射出的液滴能够通过所述小孔进入真空腔(2)并在所述电离器(3)的作用下形成离子包，继而在真空泵组的作用下形成离子束流，所述离子束流依次通过质量过滤器(4)和离子聚束器(5)后进入电荷探测器(6)，所述电荷探测器(6)、放大器I(7)、放大器II(8)和示波器(9)依次电缆连接，放大器I(7)为前置放大器，放大器II(8)为差分放大器，其特征是：液滴喷射器(1)主要包括喷射器外壳(1‑1)、金属座(1‑2)、电极盘(1‑3)、储液池(1‑4)、喷射口(1‑5)和进液管(1‑6)，所述喷射器外壳(1‑1)为圆柱形，所述金属座(1‑2)位于喷射器外壳(1‑1)内部并能够沿喷射器外壳(1‑1)的圆柱形轴线运动，所述储液池(1‑4)位于喷射器外壳(1‑1)内，所述电极盘(1‑3)固定在金属座(1‑2)上且附着于所述储液池(1‑4)底面，所述储液池(1‑4)为圆柱形，储液池(1‑4)的侧面具有进液管(1‑6)、端面具有喷射口(1‑5)，所述喷射口(1‑5)的孔径范围为一百至八百微米，所述储液池(1‑4)容积范围为四至八毫升且容积不随电极盘(1‑3)的振动而变化；电极盘(3)主要包括环形电极(1‑3‑1)和一个压电陶瓷盘(1‑3‑2)，环形电极(1‑3‑1)附着在压电陶瓷盘(1‑3‑2)的上表面和下表面，压电陶瓷盘(1‑3‑2)的厚度典型值为120微米至180微米，环形电极(1‑3‑1)的厚度典型值为50微米，环形电极(1‑3‑1)由若干同心的电极环组成，所述电极环按照菲涅尔半波带排列，每个电极环的尺寸取决于电极盘(1‑3)的振动在液体中的振动波长以及预设的焦距，电极环尺寸满足的条件为其中，n＝1，3，5Λ，n为阶数，λ_l为振动波在液体中的波长，F为焦距，所述焦距是振动波的焦点到环形电极中心的距离，r_n为第n个电极环的半径；电荷探测器(6)主要包括电路基板(6‑1)、接地电极(6‑2)和感应电极(6‑3)，电路基板(6‑1)具有相同的两块，接地电极(6‑2)和感应电极(6‑3)均分别附着在两块电路基板(6‑1)上，将两块电路基板(6‑1)具有电极的一面向内排列、且形成的间距为五毫米，从而构成了电荷探测器(6)中的离子束流通道，两块电路基板(6‑1)的感应电极(6‑3)之间的空间形成若干感应区域，离子束流能够沿z方向从两块电路基板(6‑1)之间通过，在离子进入和离开各感应区域的时刻能够在感应电极(6‑3)中形成电流信号，感应电极(6‑3)与放大器I(7)连接，所述电流信号在放大器I(7)中初始放大后，继而在放大器II(8)中差分成形后输入示波器(9)；接地电极(6‑2)和感应电极(6‑3)均由x方向长度为四十毫米的若干长方形金属片沿z方向排列组成，接地电极(6‑2)中每个长方形金属片z方向长度为十毫米，感应电极(6‑3)中每个长方形金属片z方向长度为八毫米，相邻的接地电极(6‑2)中的金属片和感应电极(6‑3)中的金属片z方向之间间距为一毫米，接地电极(6‑2)中若干长方形金属片在x正方向一端连通，感应电极(6‑3)中若干长方形金属片在x负方向一端连通。