[实用新型]一种用于空间大分子探测的小型质谱仪

说明书

技术领域

本实用新型属于质谱技术领域，具体涉及一种用于空间大分子探测的小型质谱仪。 

背景技术

质谱技术是一种靠获得未知物的分子量信息和分子结构信息对物质进行鉴别的方法，是和分析化学领域中的光谱技术、核磁共振并列的一种重要谱学方法。质谱能够获得物质组成、分子量、原子量、物质分子结构、分子空间排列方式等多方面的信息。随着我国航天科技的迅猛发展，各种太空活动逐渐频繁，在这些活动中必须用到质谱仪的场合越来越多，在航天飞机、太空站以及其他太空探测器上配备质谱仪已经是势在必行，并且恶劣复杂的环境对这些飞行器上搭载的设备的体积、重量、功耗和可靠性都提出了苛刻的要求。用于空间大分子探测的小型质谱仪涉及三个关键方面：探测原理、电压方式、小型化。 

发明内容

本实用新型的目的在于制造一种采用平方离子势阱和离子聚焦技术设计离子质谱传感器，结合电子学单元实现离子电荷、质量、荷质比的信号放大、采集存储和传输的技术方案研制的大分子小型质谱仪。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种用于空间大分子探测的小型质谱仪，它包括圆柱形腔室，腔室内设有多个串接均匀分布的环形电极，多个环形电极两端分别设有左、右极板，左、右极板之一的外侧设有两间隔设置的端盖电极，腔室外连接有分压控制电路和微电流采集放大电路。

上述的微电流采集放大电路包括电源、微电流放大电路和采集板三个部分。 

上述的腔室总长度设计为15 cm，由2个端盖电极和30个均匀分布的环形电极组成，环形电极均匀分布，其内半径为18mm，各环形电极之间间距为1.5 mm，两个端盖电极的厚度为1.5 mm。引入端的端盖电极内置一个小孔，小孔半径为0.8mm。 

上述的左、右极板的半径为10cm，厚度为1mm，间距为5mm，其中靠近引入端的电极板始终置零电势，且内置小孔，小孔半径为0.8mm。 

本实用新型取得了以下的技术效果： 

本实用新型简化了分析程序，提高了测量效率和精度，特别适合于小型质谱仪应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

参见图1，一种用于空间大分子探测的小型质谱仪，它包括圆柱形腔室1，腔室内设有多个串接均匀分布的环形电极2，多个环形电极两端分别设有左、右极板3、4，左、右极板之一的外侧设有两间隔设置的端盖电极5、6，腔室外连接有分压控制电路和微电流采集放大电路。所述的微电流采集放大电路包括电源、微电流放大电路和采集板三个部分。 

所述的腔室总长度设计为15 cm，由2个端盖电极和30个均匀分布的环形电极组成，环形电极均匀分布，其内半径为18mm，各环形电极之间间距为1.5 mm，两个端盖电极的厚度为1.5 mm。引入端的端盖电极内置一个小孔，小孔半径为0.8mm。所述的左、右极板的半径为10cm，厚度为1mm，间距为5mm，其中靠近引入端的电极板始终置零电势，且内置小孔，小孔半径为0.8mm。 

本实用新型的整体外观设计为圆柱形。腔室内部内置30个环形电极，在环形电极上加以高电压，使得腔室内部形成平方形式的离子势阱。在机械加工时，质谱仪腔体结构中金属部分采用钛铝合金，非金属部分材料使用PEEK树脂或聚四氟乙烯材料。在设计外围电路时，采用高稳定型高压电源模块进行分压设计，对整个电路进行限流，保证功耗控制在15W以内。 

本质谱仪腔体中环形电极电压为左右对称的抛物线分布。其中引入端端盖电极为5000V；30个环形电极电势最高5000V，最低0V。正常工作时，质量探测范围最大为1-2000um，最大频率范围为10kHz-200kHz，质量分辨率高于1000(m/Δm)。 

该质谱仪采用平方离子势阱和离子聚焦技术设计离子质谱传感器、结合电子学单元实现离子电荷、质量、荷质比的信号放大、采集存储和传输的技术方案研制有机大分子小型质谱探测器。质谱仪外形为圆柱形，左端为离子引入极，离子引入极中心有小孔，为离子进入通道，利用电势差提供离子进入的门信号；质谱仪腔室为圆柱形,由多组环形电极构成，其电位为正的高电位，其不同位置的环形电极上的电位不同，中间低两边高，从而在质谱仪腔室内部形成类似抛物线形式的电位分布，当离子进入腔室之后可对离子产生强烈的聚焦作用，保证离子的飞行轨迹形似纺锤状,中间相对细窄,在腔室内形成稳定的振荡,其振荡频率与离子的荷质比存在确定关系。在腔室正中部放置有法拉第探测环, 用于测量离子撞击探测环的微弱电流大小。不同质量离子的检出及分析：采用电子学单元放大并转换法拉第探测环所测量到的微电流信号，并对信号进行傅里叶变换，通过不同质量的离子对应不同的运动频率确定离子的种类，信号的强度近似正比于离子浓度。