[发明专利]一种线性离子阱组件

说明书

本发明提供了一种线性离子阱组件，其包括线性离子阱本体和一个或多个端盖电极，所述线性离子阱本体包括质量分析器。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明中采用的端盖电极结构简单，加工成本低，安装方便灵活，易于实现和应用；2、本发明中的端盖电极结构可以在一定程度上弥补由离子引出槽造成的内部电场畸变，优化阱内电场分布比例，提升线性离子阱质量分析器的性能；3、本发明中的端盖电极结构可以减弱线性离子阱电极末端的边缘场效应，提高离子进样效率。

技术领域

本发明涉及一种线性离子阱组件，属于质量分析器技术领域。

背景技术

质谱仪是一种化学分析仪器，具有定性能力强、定量准确性高、灵敏度高和检测限低等优点，被广泛应用于食品安全、生命科学、医学制药和刑侦科学等领域。

质谱仪主要由质量分析器、离子源、离子检测器、真空腔、真空泵和电路系统等组成。其中质量分析器是质谱仪系统的核心部件，也是决定质谱仪分析性能的关键因素。常用的质量分析器有扇形磁质量分析器(magnetic sector)、飞行时间质量分析器(TOF)、四极杆质量分析器(QMF)、离子阱质量分析器(Ion Tap)等，其中离子阱质量分析器结构简单、体积小、成本低廉、对真空度要求低，可以进行多级串联质谱分析。离子阱质量分析器相较于其他类型的质量分析器具有独特的优势和广阔的应用发展前景。

最早出现的三维离子阱(Paul Trap)由一个环电极和两个曲面端盖电极组成，具有较高的质量分辨率，最多可进行12级质谱分析。然而，其结构限制了自身的离子进样效率与离子存储容量，导致分析效率较低。因此，Schwartz等发明了线性离子阱(Linear iontrap)，如图1所示，由四个柱状电极和两个平面端盖电极组成，其中端盖电极一般位于柱状电极的两端，该结构对外部离子源产生的离子捕获和存储效率几乎可达到 100％，提高了质量分析器的离子存储能力。在扫描速率较低的情况下，质量分辨率可与三维离子阱媲美。质量分析过程中，在4个柱状电极上施加射频RF交流信号，形成径向四极场；在端盖电极上施加直流信号DC，形成轴向直流束缚场，离子阱中的离子在电场的作用下，沿着轴向呈长条状分布，稳定运动。当离子受到激发时，振幅加大，从柱状电极上的狭缝出射，从而被检测。

离子阱的端盖电极对离子阱的进样效率起着较为关键的作用，直接控制离子进样通道的开通与关断。离子阱进行质量分析的过程分为离子引入、离子冷却、质量分析和离子清空等几个阶段：在离子阱引入阶段，需要拉低前端盖的电压，使得由离子源产生的离子可从离子阱外部进入离子阱并被离子阱束缚；在其他阶段，离子阱的前端盖电压保持拉高状态，防止离子逸出。传统的线性离子阱的端盖电极为平面结构，如图2和图3 所示，可为圆形、方形或者其他形状，中间设小圆孔供离子阱通过，其上施加的直流电压的大小可以控制离子进样的量。

理想情况下，离子进样时在轴向只受到轴向直流场的作用，不会受到射频场的干扰，进样效率较高。但是实际情况下，由于在电极上施加RF信号，电极末端会存在一定比例的RF信号，与端盖电极上的DC信号发生耦合，形成边缘场效应。离子进样时由轴向方向进入离子阱，在其前进方向会受到边缘场效应的影响，阻碍离子进入离子阱中，这将会影响离子的进样效率。同时，离子出射槽的存在，会在四极场中引入高阶电场成分，导致离子阱内部电场畸变，从而影响离子阱的分析性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种线性离子阱组件，以提高离子在引入过程中的进样效率，同时能够适当弥补离子出射槽的存所导致的四极场畸变，最终提升线性离子阱的性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种线性离子阱组件，其包括线性离子阱本体和一个或多个端盖电极，所述线性离子阱本体包括质量分析器。

所述端盖电极的数量为一个时，端盖电极设置于质量分析器的前端。

所述端盖电极的数量为两个时，两个所述端盖电极分别设置于质量分析器的两端。