[发明专利]一种有关调节四极场中离子分布的方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及物理和离子质量分析仪器技术领域，具体是一种有关调节四极场中离子分布的方法。 

[背景技术]

四极杆电极系统的功能繁多，如：一，四极质量分析器，或称之为四极滤质器；二，四极离子导引；三，线形离子阱。当四极电极系统实现上述功能时，都必须在一定的工作电压作用下，即射频电压，在四根杆状电极围成的中间区域内产生以四极电场为主的电场分布。通常情况下，当四极杆电极系统作为质量滤质器使用时，加载在四极滤质器上的射频电压工作电压U同时包含有直流电压DC和射频电压RF成份；当四极杆电极系统作为线形离子阱使用时，加载在四极滤质器上的射频电压工作电压只包含有射频电压RF成份；如图1所示，当四极杆电极系统作为四极离子导引使用时，加载在四极滤质器上的射频电压工作电压只包含有射频电压RF成份，不论是当哪一种功能使用，离子在四极杆电极和工作电压产生的电场作用下，离子都主要分布在四极杆电极的轴线附近。 

根据库仑定律，极性相同的电荷之间存在相互推斥作用。且电荷之间相互作用力的大小与它们之间的距离的平方成反比，即电荷之间的距离越小，其相互作用力就越大。因此，当一定量的电荷分布在四极杆轴线附近时，它们之间的库仑相互作用往往会很强，即产生平常空间电荷效应。很显然，空间电荷效应与分布在四极杆中间区域的电荷数有关，电荷数愈多，则空间电荷效应越强。在质谱分析过程中，空间电荷效应会导致至少二个负面结果，一，会导致质量 分析时质谱峰位置的移动和质量分辨能力的下降；二，使得能够通过或储存在四极杆电极中的离子数有限，即影响质谱的灵敏度。 

[发明内容]

本发明的目的就是为了解决现有技术中的不足和缺陷，提供一种或多种结构新颖、安全可靠，改变离子在四极场中运动状态以实现对质谱性能优化的一种有关调节四极场中离子分布的方法。 

为实现上述目的，设计一种有关调节四极场中离子分布的方法，包括用于四极杆质量分析器的质谱仪、四极离子导引，其特征在于该方法通过直接在两个电极上加载直流电压产生直流电场，所述的四极场由四根杆状的电极21、22、23、24组成上下等距离平行的正方形的四极杆电极系统并在一定的工作电压作用下所产生，所述的四极杆电极为四根圆柱形电极，或四根表面为双曲面的电极,或截面为椭圆形的电极，在四极杆的中间位置设有场空间25，所述的场空间25为电极21、22、23、24围成的内切圆空间，在传统的四极质量分析器的工作状态下，电极21、22、23、24上分别加载射频工作电压，在该方法中，除保持四极杆上的射频工作电压不变外，将在其中的一对电极上再加载直流电压，电极21上由直流电源211加载电压值为V21的直流电压， 电极23上由直流电源212加载电压值为V22的直流电压，如此在场空间25中产生一定的直流电场，在此直流电场的作用下，将使得本来分布在四极杆中心轴附近的离子20偏离中心区域；将在其中一对电极上再加载直流电压的选择为由直流电压加载在电极22和24上或选择四个电极中的任意两个电极上。 

为实现上述目的，设计还有一种有关调节四极场中离子分布的方法，包括 用于四极杆质量分析器的质谱仪、四极离子导引，其特征在于该方法通过直接在三个电极上加载直流电压产生直流电场，所述的四极场由四根杆电极31、32、33、34组成上下等距离平行的正方形的四极杆电极系统并在一定的工作电压作用下所产生，所述的四极杆电极为四根圆柱形电极，或四根表面为双曲面的电极,或截面为椭圆形的电极，在四极杆的中间位置设有场空间35，所述的场空间35为电极31、32、33、34围成的内切圆空间，在传统的四极质量分析器的工作状态下，电极31、32、33、34上只分别加载所谓的射频工作电压，在该方法中，除保持四极杆上的射频工作电压不变外，将在其中的三个电极上再加载直流电压，电极31上由直流电源311加载电压值为V31的直流电压，电极32上由直流电源312加载电压值为V32的直流电压，电极33上由直流电源313加载电压值为V33的直流电压，由此在场空间35中产生一定的直流电场，在此直流电场的作用下，将使得分布在四极杆中心轴附近的离子30偏离中心区域；将在其中的三个电极上再加载直流电压的选择为在四个电极中的任意三个电极上。