[实用新型]四极杆与离子阱双重功能质谱仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种四极杆与离子阱双重功能质谱仪器，属于质谱仪器技术领域。

背景技术

四极杆质谱仪器与离子阱质谱仪器是常用的两种质谱仪器。

一般的四极杆质谱仪器包括离子源与质量分析器两个基本组成部分，在这种仪器中，质量分析器是一根四极杆，在这四根电极上加上电压，会在空间诱导出电场分布（见图1）。

离子在这个电场中运动，满足特定的运动规律，就可以完成质量扫描，不同荷质比的离子会在运动过程中分开，这就是四极杆质谱仪器的工作原理。

最早与四极杆平行研发的另外一种质量分析器就是由物理学家paul发明的三维离子阱质量分析器。离子阱电极的空间几何结构是由一个环电极与一对端盖电极所构成。在柱坐标系{r，z}中，电极的几何结构满足简单的数学方程。.

其中环电极是一个绕z旋转双曲面，其母线满足一个双曲线方程：

r2r02-2z2r02=1]]>

其中r₀是环电极内表面所在圆周的半径。

前后端盖电极也是旋转双曲面，其母线满足另外一个双曲线方程：

r22z02-z2z02=-1]]>

其中2z₀是2个端盖电极之间的最短距离。

为了产生完美的四极电场，当用环电极与一对端盖电极组成一个四极质量分析器时，它们之间的空间相对位置还需要满足一定的几何约束，即

r02=2z02]]>

一个三维离子阱在工作状态下（见图2），其工作电压的施加方法为：在环电极上加载一个射频电压：

U(t)=U+V_RFcosΩt.

式中,U为直流电压，V_RF为交流射频电压。

端盖电极一般为接地，或偏置一定的直流电压。这样将在离子阱内部产生一个随时间变化的四极电场。

根据库仑定律，带电粒子在四极电场中将受到电场力的作用。离子在电场力作用下的运动满足牛顿第二定律。

根据F=ma，可得离子在z方向的运动方程为：