[发明专利]筛选式飞行时间质谱仪及检测方法

说明书

本发明提供了一种筛选式飞行时间质谱仪及检测方法，筛选式飞行时间质谱仪包括：离子加速区、离子漂移区、离子反射区和扇形能量分析器，扇形能量分析器设置在离子漂移区的出射口；扇形能量分析器包括：靠近出射口的内扇形壳体、远离出射口的外扇形壳体、第一出射口、第一探测器以及脉冲电压发生器；脉冲电压发生器向外扇形壳体施加用于筛除离子的脉冲电压。通过向扇形能量分析器的外扇形壳体施加脉冲电压筛除或选择部分离子进行质谱检测，排除干扰离子影响，并解决如何选择性对特定质量范围离子进行检测的问题。

技术领域

本发明涉及质谱检测技术领域，特别是涉及一种筛选式飞行时间质谱仪及检测方法。

背景技术

飞行时间质谱仪(time-of-flight mass spectrometer，TOFMS)根据不同离子在真空中飞行时间的大小来判定其质荷比，分析速度快，且能进行单个电荷的检测。

飞行时间质谱仪具有全谱检测能力，但在某些应用领域，全谱检测功能反而不利于飞行时间质谱仪的应用，如含有载气的气体成分检测时，会产生大量的载气离子，干扰质谱检测，超出检测器动态范围，降低有效离子检测灵敏度。同时空气中的成分也会产生大量离子影响有效气体成分检测，如氮气、氧气、二氧化碳等在空气中含量高的气体。

为解决上述问题，现有技术提出了如下几种解决方案：

(1)如图1所示，飞行时间质谱仪采用反射式结构，并在反射区11加延迟脉冲电压；

(2)如图2所示，通过在飞行时间质谱仪的中栅网21中接入电脉冲发生器，电脉冲发生器产生移除脉冲串22，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23之前被移除；

(3)在传输区采用四级杆，但只能去除这段区间内的所有离子，同时会把有效离子也去除。

现有技术的以上解决方案均不能有效解决选择性对特定质量范围离子进行检测的问题。此外，对干扰离子的测量也是飞行时间质谱仪的一种实际需求。

发明内容

本发明旨在克服现有飞行时间质谱仪的至少一个缺陷，提供了一种筛选式飞行时间质谱仪及检测方法，通过向扇形能量分析器的外扇形壳体施加脉冲电压筛除或选择部分离子进行质谱检测，排除干扰离子影响，并解决如何选择性对特定质量范围离子进行检测的问题。

为此，本发明提供了一种筛选式飞行时间质谱仪，用于对离子进行质谱检测，其中，筛选式飞行时间质谱仪包括：

离子加速区，其对作为检测对象的离子加速；

离子漂移区；加速后的离子由离子漂移区的入射口进入离子漂移区；

离子反射区，其用于产生反射电场；离子经离子漂移区进入离子反射区后折返；

还包括：扇形能量分析器，其设置在离子漂移区的出射口；折返后的离子经离子漂移区的出射口进入扇形能量分析器；

扇形能量分析器包括：靠近所述出射口的内扇形壳体、远离所述出射口的外扇形壳体、第一出射口、第一探测器以及脉冲电压发生器；

脉冲电压发生器向所述外扇形壳体施加用于筛除离子的脉冲电压；

第一出射口用于接收未被筛除的离子；

第一探测器用于探测由第一出射口出射的离子。

进一步地，所述第一出射口包括与离子漂移区的出射口同轴的圆筒；

所述外扇形壳体开有一个开口与所述圆筒的第一端相连，所述第一探测器设在所述圆筒的第二端。

进一步地，所述圆筒的第二端还设有用于屏蔽外电场的栅网。

进一步地，所述扇形能量分析器还包括第二出射口和第二探测器；