專利名稱：一種基于狹義相對論的質量分析方法與質譜儀器的制作方法
技術領域：
本發明屬于質量分析技術領域，具體涉及一種基于狹義相對論的質量分析方法與質譜儀器。質譜分析是一種測量離子荷質比的分析方法，其基本原理是，使待測物在離子源中發生電離，生成帶電荷的離子。由離子源產生的離子被引入質量分析器，再利用分布在質量分析器中的電場或磁場與離子的相互作用結果確定不同荷質比的離子質量。已知質譜的質量分析器有多種，如磁分析器、飛行時間分析器、四極濾質器、離子阱和離子回旋共振分析器等。與其他質量分析器相比，飛行時間質量分析器具有結構簡單、靈敏度高和質量范圍寬等優點。對很多質荷比大于10000的離子進行質譜分析就是用飛行時間質量分析器來實現的。利用質譜儀器測量得到離子質荷數值比往往與離子的實際質荷數值會有一定的偏差，偏差的大小可以用所謂的質量測量精度來表示。很顯然，質量測量精度越高，則表明儀器測量結果與離子的實際質荷比值越接近。因此，質量測量精度是衡量一個質譜儀好壞的重要參數之一。目前一般比較好的飛行時間質量分析器的質量測量精度也只能準確到幾十或幾個ppm。一般認為，質量測量精度的好壞取決于儀器的機械加工的精度和電子設備， 如儀器工作電源、信號檢測與處理系統本身的不完美所致。現有的質譜分析技術，他們都是建立在電磁學和力學理論基礎之上的，而建立在相對論理論基礎上的質量分析技術還沒有出現。本發明的目的在于提出一種測量精度高、設備結構簡單的質量分析方法與裝置。本發明提出的質量分析方法，是一種將狹義相對論理論用于質量分析的方法。即利用相對論理論中物質運動與物質質量相關的重要結果，或物體的質量與運動速度的關系，建立質量分析方法。下面我們討論將相對論用于物體質量分析的原理。I,物體的靜止質量、運動質量與運動速度。根據相對論理論，一個以速度V運動的物體，其質量mv將不同于它處于靜止中的質量mQ。其運動質量mv與靜止質量mQ滿足以下關系
背景技術：
發明內容
上式中，c代表光速，根據式(I )，得到
通常情況下的質量分析，指的是分析靜止情況下物體的質量1%根據(2)式，要想得到Hl0,需要測量物體的運動速度V和在這個運動速度狀態下的質量Hlv ;
根據目前的測量技術，測量一個物體的運動速度是容易辦到的，但直接測量一個運動中物體的質量則困難得多。但我們可以用間接的方法獲得運動中物體的質量，其方法是 將一個質量為Hl0的離子在電勢差為V電場中加速，如果離子的初始速度近似為零，則此離子被加速后的動能為
權利要求
1.一種基于狹義相對論的質量分析方法，其特征在于待測物離子進入到離子源區后用加速電場將待測物離子加速到3X 105m/s或以上，再進入無場飛行區作自由飛行，然后進入離子探測器，被測量到，根據離子在無場飛行區飛行的時間確定該離子的靜止質量，其算式為Tl =IEdyA-\ β - (―)2 , e、L J % t c式中，e表示被分析物所帶電荷，萬表示加速電場強度，i/表示被分析物在加速電場中運動的距離，Z表示無場漂移管的長度，C表示光速。
2.一種基于權利要求I所述的質量分析方法的質譜儀器，其特征在于包括一個離子源區，一個加速電場，一個無場漂移管，一個離子檢測器；所述加速電場由三個或三個以上脈沖高壓組成，這些脈沖高壓由對應電極提供；將被分析物的離子源產生的離子束引入到離子源區中，在離子源區的加速電極之間加一個脈沖高壓，將離子推出離子源區，進入加速電場，離子在加速電場中被加速后進入無場漂移管，以恒定速度飛向離子檢測器，被分析物的荷質比和時間t滿足以下關系’ =2Mix〔￡l小-φ2 ,其中，e表示被分析物所帶電荷，E表示加速電場強度，d表示被分析物在加速電場中運動的距離，Z表示無場漂移管的長度，c表示光速。
全文摘要
本發明屬于質量分析技術領域，具體為一種基于狹義相對論的質量分析方法與質譜儀器。本發明方法，是將待測物離子引入到離子源區后用加速電場將離子加速到3×105m/s或以上，再進入無場飛行區作自由飛行，然后進入離子探測器，根據離子在無場飛行區飛行的時間即可確定該離子的靜止質量。基于該方法的質譜儀器，包括一個離子源區，一個加速電場，一個無場漂移管，一個離子檢測器；所述加速電場由三個或三個以上脈沖高壓組成，這些脈沖高壓由對應電極提供。由本發明測得的數據為離子真實的質荷比，質量準確，無需校正；而且靈敏度好、分辨率高，質量檢測上限只受離子檢測器限制，分析速度快,無需掃描,能夠在幾十微秒時間內實現全譜分析。
文檔編號H01J49/34GK102592937SQ20121006334
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者丁傳凡, 何小丹, 陳琛 申請人:復旦大學