[发明专利]筛选式飞行时间质谱仪探测器及离子筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行时间质谱仪，特别是涉及一种筛选式飞行时间质谱仪探测器及离子筛选方法。

背景技术

飞行时间质谱仪（TOF）的原理为：真空环境下，推斥区的推斥正负脉冲将离子束推入加速区使离子获得加速能量，而不同离子拥有不同的飞行速度，通过一定长度的无场飞行后，离子将根据其质荷比的大小分别进入检测区进行分离检测。

在检测区中，通常选用微通道板离子检测器（microchannel plate,简称MCP）作为标准配置检测器。因为MCP具有响应时间快、灵敏度高、信噪比高和检测面积大等特点，特别适合做飞行时间质谱仪的检测器。但是一般MCP只有几年的使用寿命，真空不良和样品污染、长期处在过饱和的状态等导致MCP表层二次电子发射能力下降，它们是影响MCP灵敏度和寿命的主要因素。在进样量大时，样品污染是导致MCP寿命衰减的另一个主要因素。

在保证足够真空的同时，通过移除背景峰或不需要的碎片离子是减少MCP衰减的主要方法。常见的方法主要是离子传输区加四极杆等部件、在离子进入TOF前移除，但是这种方式只能通过改变加在四极杆上的射频频率来去除一定范围内的所有离子，无法去除在这段范围外不需要的离子。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种筛选式飞行时间质谱仪探测器，将不需要的离子筛除，从而延长MCP的使用寿命，本发明的另一目的在于提供一种离子筛选方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种筛选式飞行时间质谱仪探测器，包括微通道板MCP和位于微通道板MCP背面的阳极板，所述阳极板上接有信号线，所述微通道板MCP正面沿离子进入方向依次设有下栅网、中栅网和上栅网，所述中栅网外接电脉冲发生器。其中，阳极板是用于接收微通道板MCP所产生的电子流，信号线是用于传输电信号，将阳极板所接受的电信号传输到外置的数据采集卡中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下栅网、中栅网和上栅网同轴心线布置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下栅网、中栅网和上栅网均为金属丝栅网，相邻的栅网之间相互隔离绝缘。其中下栅网、上栅网为不锈钢等金属丝，主要是为了防止加速区和检测区的电场互相渗透。中柵网同样为不锈钢等金属丝，主要是用于施加移除离子的移除脉冲串。

作为上述技术方案的进一步改进，所述微通道板MCP与阳极板之间设有电极板，所述电极板接于微通道板MCP背面并与阳极板隔离绝缘。

作为上述技术方案的进一步改进，所述微通道板MCP有两片，两片微通道板MCP为上、下同轴心布置且两者之间接有电极片，所述电极板接于上方微通道板MCP上，所述上栅网连接于下方微通道板MCP。

上述的电极片和电极板为不锈钢制成，外形均为片状。

作为上述技术方案的进一步改进，所述阳极板为由金属制成的圆柱形，且阳极板与微通道板MCP、信号线、上栅网同轴心线。

一种离子筛选方法，在飞行时间质谱仪中，当离子由无场飞行区进入到检测区的中柵网时，根据各种离子所对应的飞行时间，在中栅网中施加移除脉冲串移除多余的离子。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移除脉冲串包含多个各自独立的脉冲，各脉冲根据所需去除的离子来设置延时和脉宽。各个脉冲都是独立可调的，但能同时作用于移除离子。移除脉冲串对仪器的分辨率不会产生影响。

作为上述技术方案的进一步改进，所述各脉冲的脉宽为15-60ns。因为脉冲的脉宽应做到尽量小，同时上升沿和下降沿时间也应尽量小，这样才不会影响相邻的离子谱图。而脉冲串的幅值需大于推斥区的正脉冲幅值，这样才会有足够的能量把离子移除掉。

本发明的有益效果是：本发明通过在中栅网中接入电脉冲发生器，由此产生移除脉冲串，当不需要的离子进入时激发移除脉冲，使不需要的离子在达到微通道板MCP之前被移除，使谱图干净，不影响目标峰的分析，使得仪器的灵敏度得到提高，同时减少微通道板MCP的衰减，极大延长了MCP的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是空气谱图所对应的脉冲时序图；

图4是施加移除脉冲串后的空气谱图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中的探测器包括信号线1、阳极板2、电极板3、电极片4、微通道板MCP8、上柵网5、中柵网6、下柵网7、移除脉冲串9。