[发明专利]一种同位素丰度高精度检测飞行时间质谱探测器

权利要求书

1.一种同位素丰度高精度检测飞行时间质谱探测器，其特征在于，包括离子门衰减器、栅网衰减器、环形探测器和中心轴探测器；离子门衰减器、栅网衰减器、环形探测器和中心轴探测器依次设置，离子门衰减器、环形探测器和中心轴探测器同轴；所述栅网衰减器包括分设于两侧的致密金属栅网，两侧的致密金属栅网之间的间隔的中心轴和离子门衰减器同轴；所述环形探测器具有中心孔，并且环形探测器的中心孔和所述中心轴探测器对应；两侧的致密金属栅网分别和环形探测器的非中心孔部分对应，两侧的致密金属栅网之间的间隔和所述环形探测器的中心孔对应；离子门衰减器由Bradbury-Nielson型离子门、脉冲偏置电源和延时时序发生器组成；Bradbury－Nielson型离子门包括两组以叉指形式间隔分布的金属丝以及分别连接两组金属丝的脉冲电压电极和偏置电压电极；脉冲偏置电源包括一路脉冲电压和一路偏置电压，偏置电压连接于偏置电压电极，脉冲电压连接于脉冲电压电极；延时时序发生器用于输出脉冲TTL信号控制脉冲偏置电源向脉冲电压电极输出脉冲电压和向偏置电压电极输出偏置电压。

2.根据权利要求1所述的同位素丰度高精度检测飞行时间质谱探测器，其特征在于，所述环形探测器包括离子后加速电极一、微通道板一、电子加速电极一、环形接收极一和均匀电场栅网一，离子后加速电极一、微通道板一、电子加速电极一、环形接收极一均具有中心孔；均匀电场栅网一和离子后加速电极一同轴并固定在离子后加速电极一的中心孔处，均匀电场栅网一和离子后加速电极一被施加相同电压；电子加速电极一包括有多块并且平行放置，相邻的两块电子加速电极一之间夹设有微通道板一；所述环形接收极一的后端接高压电容一；均匀电场栅网一和离子后加速电极一构成的整体、微通道板一和电子加速电极一构成的整体以及环形接收极一沿远离栅网衰减器的方向依次设置，并且各中心孔均与离子门衰减器同轴；两侧的致密金属栅网均与均匀电场栅网一、微通道板一的非中心孔部分以及环形接收极一的非中心孔部分对应，两侧的致密金属栅网之间的间隔与均匀电场栅网一、微通道板一的中心孔以及环形接收极一的中心孔对应。

3.根据权利要求1所述的同位素丰度高精度检测飞行时间质谱探测器，其特征在于，所述中心轴探测器包括离子后加速电极二、微通道板二、电子加速电极二、中心轴接收极和均匀电场栅网二，微通道板二和中心轴接收极均不具有中心孔，离子后加速电极二和电子加速电极二均具有中心孔；均匀电场栅网二和离子后加速电极二同轴并固定在离子后加速电极二的中心孔处，均匀电场栅网二和离子后加速电极二被施加相同电压；电子加速电极二包括有多块并且平行放置，相邻的两块电子加速电极二之间夹设有微通道板二；所述中心轴接收极的后端接高压电容二；均匀电场栅网二和离子后加速电极二构成的整体、微通道板二和电子加速电极二构成的整体以及中心轴接收极沿远离环形探测器的方向依次设置，并与离子门衰减器同轴；两侧的致密金属栅网之间的间隔和均匀电场栅网二、微通道板二以及中心轴接收极对应。

4.一种权利要求1-3任一所述同位素丰度高精度检测飞行时间质谱探测器的工作方法，其特征在于，具体过程为：

当离子从飞行时间质谱的无场区中飞出，延时时序发生器精确记录离子飞行时间，当高丰度离子进入离子门衰减器时，延时时序发生器瞬间输出脉冲TTL信号控制脉冲偏置电源向脉冲电压电极施加脉冲电压和向偏置电压电极输出偏置电压；此时Bradbury-Nielson型离子门中相邻金属丝具有一定的电势差，该电势差所产生的垂直于轴向的电场使得高丰度离子运动方向发生改变并向两边进行扩散，高丰度离子经过两侧的致密金属栅网；经过两侧的致密金属栅网衰减后的离子进入环形探测器的非中心孔部分，由环形探测器接收并实现检测；

当低丰度离子进入离子门衰减器时，延时时序发生器不输出脉冲TTL信号，脉冲偏置电源不向脉冲电压电极施加脉冲电压和不向偏置电压电极输出偏置电压，此时脉冲电压电极和偏置电压电极具有相同的电位，Bradbury-Nielson型离子门中相邻金属丝具有相同电压，低丰度离子保持原来运动轨迹，其穿过环形探测器的中心孔后直接达到中心轴探测器，由中心轴探测器并实现检测。