[发明专利]一种质谱分析仪及其分析方法

权利要求书

1.一种质谱分析仪，包括：磁场产生装置、环形离子轨道空间、离子加速装置和信号转换装置；其特征在于所述的磁场产生装置在环形离子轨道空间形成高强磁场，且环形离子轨道空间中存在一条环形的中轴线，高强磁场的磁力线与该中轴线正交；环形轨道空间在工作时具有超高真空；离子加速装置能使被分析的离子加速后进入环形离子轨道空间，并在其中持续一段时间的回旋运动；环形离子轨道空间内设有在离子运动轨道周围的一系列电极，至少其中一部分电极用于检测离子在上述回旋运动过程中诱导的镜像电荷信号；信号转换装置用于将镜像电荷信号转换为质谱。 

2.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于在所述的环形离子轨道空间形成的高强磁场的强度不小于5000高斯，或至少不小于1000高斯。 

3.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于所述磁场产生装置包含稀土永久磁体，并以其产生的磁通为主。 

4.如权利要求3所述的一种质谱分析仪，其特征在于所述的稀土永久磁体的主体部分被环形离子轨道空间所环绕，并在环形离子轨道空间一周产生各处均匀的磁场。 

5.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子加速装置使不同质量的离子在进入环形轨道空间前按每单位电荷加速到一定的动量。 

6.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于其中离子加速装置包括一个离子存储装置。 

7.如权利要求6所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子存储装置是一个三维离子阱，或者是直线形或弧线形离子阱。 

8.如权利要求1或6所述的一种质谱分析仪，其特征在于离子存储装置设有对捕获在其中的离子施加脉冲引出电场的电压装置。 

9.如权利要求8所述的一种质谱分析仪，其特征在于所述电压装置对捕获在离子存储装置的被分析离子施加脉冲引出电场的持续时间小于最小质量的被分析离子从所述离子存储装置中被加速引出的时间。 

10.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于，在离子运动轨道周围的一系列电极上的设定电压形成对离子运动轨道的约束电场。 

11.如权利要求9所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极上的设定电压形成的约束电场包括沿着所述环形中轴线的环形四极场。 

12.如权利要求9所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极上的设定电压形成的约束电场包括与环形中轴线的旋转轴同轴的三维四极场。 

13.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于一系列电极在环形圆周上分割成多个扇区并加以不同的电压，使离子在沿环形中轴线旋转运动时经历各扇区的电压起伏，从而形成在磁场方向上向环形中轴线聚焦的电场。 

14.如权利要求1所述的一种质谱分析仪，其特征在于所述的质谱分析仪具体结构如下：中心磁铁柱（1）的左右两侧分别设有端帽磁体（2），端帽磁体（2）直径大于中心磁铁柱（1）的直径，中心磁铁柱（1）外侧套设有磁场调节线圈装置（5），所述的两个端帽磁体（2）之间设有一个联通的环形空间，所述的环 形空间内设有环形真空室（4），在真空室（4）内，存在一个环形中心轴，在该环形中心轴的左右两侧设有第一电极（81）和第二电极（82）或若干个电极，在该中心轴的外侧和内侧设有第一电极阵列（6）和第二电极阵列（7），所述的端帽磁体（2）以串联的方式与中心磁铁柱组合在一起，使两个端帽之间环形空间产生磁场，所述的中心磁铁柱为永久磁铁柱，它在上述环形空间构成高强磁场，高强磁场的磁力线与环形空间的中轴线正交，所述的离子加速装置（25）能使离子加速装置中的被分析离子加速并进入具有高强磁场的环形空间，所述环形中轴线周围的一系列电极上的电压，决定在环形空间的磁场方向约束离子的电场强弱。 

15.一种质谱分析仪的分析方法，其特征在于包括以下方法： 

采用包括永久磁铁在内的磁场产生方式，使在一环状空间里产生基本均匀的高强磁场，且磁场的磁力线与环状空间里的一条环形中轴线正交； 

将环状空间抽至超高真空； 

产生被分析离子，使它们被加速并注入到该环形空间内，并在环形中轴线附近的运动轨道，持续一定时间的回旋运动； 

在环形磁场空间的离子环形运动轨道周围，设置一系列电极，在离子持续回旋运动过程中，检测出电极上被离子诱导的镜像电荷信号，并用傅立叶变换将镜像电荷信号转换为质谱。