[发明专利]一种用于质谱中的光学成像质量分析方法

摘要

本发明涉及一种用于质谱中的光学成像质量分析方法，所述方法采用飞行时间空间分类的手段，结合二次电子和光子的转化，并对光子进行光学成像分析处理，实现简单可靠的质量分析方法；对于一个已知离子质谱谱图N＝S(m，e)，纵轴为不同质荷比离子对应的离子量，横轴为离子的质荷比，所述质量分析方法通过四个步骤，实现光学对质荷比的分析。本发明相比传统的飞行时间，本发明的离子的初始飞行距离(100mm)远远小于传统飞行时间(1000mm)所需的空间。其对离子的空间解析是通过光学成像实现。在1mm级别内，光学的空间分辨率，远远大于各种电子信号探测器的时域分辨率(皮秒级别)；通过改变光路的设计，直接调整透镜焦距的比例，实现调整光子空间位置的的分辨率和视野宽度，从而简单有效提高质荷比的分辨率。

主权项

1.用于质谱中的光学成像质量分析方法，其特征是：采用飞行时间空间分类的手段，结合二次电子和光子的转化，并对光子进行光学成像分析处理，实现简单可靠的质量分析方法；对于一个已知离子质谱谱图N＝S(m，e)，纵轴为不同质荷比离子对应的离子量，横轴为离子的质荷比，所述质量分析方法通过以下的步骤，实现光学对质荷比的分析：第一步，等势离子加速电离后的离子和离子团经等势电极加速后，带相同动能，离子和离子团带正电荷，由于质荷比的不同，离子的初速度不同，初速度方向相同，离子初速度的电势与质荷比函数为其中，U为电极电势差，e为离子电荷，m为离子质量数，v为离子速度；第二步，短距离飞行分类不同初速度的离子经过一个固定飞行时间后，在其飞行的方向上，拉开了距离，不同的质量离子对应不同的空间距离，在相同飞行时间内，离子空间距离的质荷比函数为：其中，d表示距离，t表示时间；第三步，电子转化对于正负不同极性的离子和离子团的分析，考虑以下两种情况：(I)正离子质荷比到电子空间位置的转化:在一个固定飞行时间结束后，负电荷高压的打拿极开启，电压为‑10kV以上，第二步中，原飞行方向上拉开距离的离子加速飞向打拿极，并在打拿极表面不同位置轰击产生电子，不同位置的电子在负高压打拿极作用下，加速飞向对电极，原飞行时间过程中产生的离子距离，到打拿极上生成电子的位置X1，和电子轰击到对电极的位置X2，分别表达为变量m/e的映射函数：X1(m，e)＝F1(d)              (3)X2(m，e)＝F2(X1)             (4)其中，F1为打拿极电势对离子加速轰击到打拿极位置的映射，F2为打拿极电势对生成电子的加速飞向后到对电极位置的映射，具体的映射过程根据具体真空腔体内的电势分布通过数值模拟求取；(II)负离子质荷比到电子空间位置的转化：与上述正离子质荷比到电子空间位置的转化类似，以此类推，负离子的电子生成，则需要额外一个把负离子转化成正离子的打拿极，额外变量m/e的映射函数为X12(m，e)＝F12(X1)                 (5)X2(m，e)＝F2(X12)                   (6)离子数量到电子数量的转化效率，取决于打拿极上的电压，其对应的离子数量到电子数量转化关系为Y1[N(m，e)]＝N(m，e)×α(Udynode)             (7)其中，N(m，e)为原引入离子量，Udynode为打拿极电势，α为离子到电子的转化系数，为Udynode的非线性函数；第四步，光子转化：(I)离子量到光子量的转化为Y2[N(m，e)]＝Y1[N(m，e)]×β(eUdynode)         (8)其中，β为电子到光子的转化系数，同时为电子动能的函数；(II)负离子量到光子转化：类似正离子到光子转化，额外的打拿极为一个转化效率的系数Y2[N(m，e)]＝Y1[N(m，e)]×β(eUdynode)×γ(eUdynode)      (9)最终的正离子的质荷比与光子空间的位置的映射为负正离子的质荷比与光子空间的位置的映射为通过这些步骤重新生成的质荷比谱图为：f‑1{Y2[N(m，e)]}＝S{f‑1[X3(m，e)]}。