[发明专利]一种产生多极场的可调式射频电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频电源，具体涉及一种用于产生四极场的可调式射频电源。

背景技术

四极质谱仪是一种化学分析仪器，由于它具有定性能力强、定量准确性高、灵敏度高、检测限低等优点，因此被广泛地应用于食品安全、生命科学、医学制药、环境监测和公共安全等领域。四极质谱仪可分为两大类，分别为四级杆质谱仪和离子阱质谱仪。在上述两类四极质谱仪中，离子阱质谱仪具备特有的多级质谱分析能力，从而具有更强的物质结构分析能力和定性能力，因此，离子阱质谱仪越来越广泛地被应用于蛋白组学、基因组学等对物质结构定性要求较高的领域。

常见的线性离子阱和三维离子阱都采用双曲面结构，因此机械加工难度大，造价昂贵，增加了离子阱质谱仪的制造成本，不利于离子阱质谱仪的进一步推广。近年来，简化结构的离子阱质量分析器成为质谱领域的热门研究方向。中国发明专利CN 1585081A中公开了一种新型的由平板离散电极构成的离子阱质量分析器，其结构如图1所示。与由四个平板电极构成的矩形离子阱不同，该离散电极离子阱质量分析器由四组电极（10X,11X,12X,13X）构成，每组电极包括多个离散的平板电极(如，第一组电极10X由离散电极101,102,103,104和105构成)，在这些离散的平板电极上施加不同的电压，可以在离子阱的内部得到近似于双曲线性离子阱的四极场。该离散电极离子阱质量分析器的另一个特点是，通过改变施加在各个离散电极上的电压，可以改变离子阱内部的电场分布，优化离子阱的分析性能，进一步，这种优化可以在离子阱质谱仪的工作过程中实时进行，以满足不同的分析需求。

离散电极离子阱质量分析器的工作方式如图2所示，其离散电极被分为四组，分别施加四组不同的射频电压，包括V0+,V1+,V0-和V1-，它们所代表的射频电压波形分别如图2中202，203,204和205所示。其中V0+和V0-的信号幅度相同，相位相差180°，V1+和V1-的信号幅度相同，相位相差180°。V0+( V0-)和V1+( V1-)的相位相同，幅度不同，V1+( V1-)的信号幅度一般为V0+( V0-)的信号幅度的30%-90%之间。

然而，目前常用的射频电源的共同特点是，即使存在多个高压输出端，其输出的射频电压的幅度相同，因此，这些射频电源都无法驱动上述离散电极离子阱质量分析器。

目前用于驱动离散电极离子阱质量分析器的一种方法是采用电阻和电容组成的阻容分压网络对射频电压信号进行分压，如图3所示。该方法可得到离散电极离子阱所需要的射频电压信号，因此可以驱动离散电极离子阱进行正常的质量分析。但是，使用阻容分压网络的方法存在以下的缺点：

（1）阻容分压网络的阻抗较高，且该分压网络位于射频电源的高压输出端，经典的升压线圈型射频电源无法驱动高负载的分压网络，因此，该方法中只能使用高速开关构成的数字射频电源302和303；

（2）数字射频电源由于高速开关过程中能耗较大，因此其整体功耗高于升压线圈型射频电源，另外，数字射频电源的控制电路设计控制较复杂，因此设计难度较大；

（3）阻容分压网络存在寄生电感和寄生电容，而且与射频电源输出端的阻抗匹配难度较大，因此经过分压网络后的射频电压信号往往会产生不同程度的畸变，影响离子阱内部的电场，进而影响离子阱质谱仪的最终分析性能；

（4）经过阻容分压网络后的射频电压信号测量难度较大，如果增加射频检测电路则会影响信号的阻抗匹配，因此，要想把精确控制输出信号的幅度控制到最优条件的难度很大，这使离散电极型离子阱质量分析器内部的电场无法达到最优，进而无法实现最佳的分析性能。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种产生多极场的射频电源，使其可用于驱动离散型离子阱质量分析器，并克服传统射频电源的缺陷以及阻容分压网络方法的不足，使离散型离子阱质量分析器达到最佳分析性能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种产生多极场的可调式射频电源，所述射频电源包括一个初级线圈和至少两对与初级线圈相耦合的次级线圈， 

每对次级线圈包括分列于初级线圈两侧的两个独立的线圈绕组，每对次级线圈有两个高压输出端和两个低压输出端；

至少一对次级线圈的输出信号电压幅度与其他次级线圈的输出信号电压幅度不相同；

次级线圈之间相互独立，至少一对次级线圈与初级线圈之间的相对位置可调节。

上述技术方案中，可以通过调节次级线圈与初级线圈之间的相对位置改变次级线圈高压输出端的输出信号电压幅度