一種離子漏斗和質譜檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及質譜分析領域，具體地說，涉及一種離子漏斗和質譜檢測系統。
【背景技術】
[0002]質譜分析在環境檢測、臨床分析、有機合成、藥物研發、蛋白質和代謝組學等領域具有極其廣泛的應用。質譜分析的原理是通過測定樣品離子的質荷比信息來進行樣品的質量分析和結構鑒定。
[0003]質譜分析系統通常包括離子源、質量分析器和檢測器。樣品分子首先在離子源被離子化，然后離子化的樣品被傳輸至質量分析器，經過質量分析后通過檢測器進行信號檢測。離子化的樣品在到達質量分析器前需要經過較長的傳輸路徑，并且在此期間氣壓條件會從大氣壓環境變化到真空環境。因此，在這一過程中大量離子會由于與中性氣體發生碰撞等原因而損失掉，最終到達質量分析器的離子量就很少。
[0004]為了解決該問題，現有技術引入了離子漏斗。離子漏斗設置在離子源至質量分析器的傳輸路徑上，由一系列外徑一致、內徑逐漸縮小的環形電極等間距排列組成，在相鄰的環形電極上加反相的正弦射頻電壓，可形成一個有效的電場，并在徑向上將離子束縛，離子借由電勢梯度有效地聚焦并向下一級傳輸。使用離子漏斗能夠保持較高的離子傳輸效率，減少離子損失。
[0005]然而，目前離子漏斗相鄰兩電極之間所加的相位差為180度的正弦電壓信號，使得離子漏斗在接近出口逐漸聚焦離子的同時，漏斗中軸線上的電勢逐漸變小，但不會變為零，導致小質量數的離子不能穩定地通過離子漏斗并傳輸到下一級，形成了所謂的“低質量歧視”效應。
[0006]在諸如元素質譜分析等應用領域，分析的目標分子的質量數通常很小(100以下)，在這種情況下使用傳統的離子漏斗勢必會對離子的傳輸效率造成損失，從而直接降低質譜儀器的檢測靈敏度，使其對于低豐度物質的分析造成極大的局限。基于此，在進一步提高離子漏斗傳輸效率的同時，如何減小“低質量歧視”效應，實現小質量數離子的高效傳輸成為離子漏斗發展的重要方向。
【發明內容】
[0007]為了克服上述技術問題，本發明提供了一種離子漏斗，提高了離子的傳輸效率，尤其是提高了小質量數離子的傳輸效率。
[0008]為了實現上述目的，本發明提供了一種離子漏斗，包括Μ個外徑相同且同軸等間距排列的環形電極，內徑從第1環形電極至第Μ環形電極依次減小，所述離子漏斗還包括:
[0009]第一直流電源和第二直流電源，第一射頻電源至第Ν射頻電源；
[0010]所述第一直流電源和所述第二直流電源分別連接至所述第一環形電極和所述第Μ環形電極，并通過分壓電阻將Μ個環形電極串聯起來；
[0011]第一射頻電源并聯第1、第1+Ν、第1+2Ν……環形電極；
[0012]第二射頻電源并聯第2、第2+N、第2+2N……環形電極；
[0013]……；
[0014]第N-丨射頻電源并聯第N-丨、第N-1+N、第N-1+2N……環形電極；
[0015]第N射頻電源并聯第N、第N+N、第N+2N……環形電極；
[0016]其中所述第一射頻電源至所述第N射頻電源具有相同周期，且任意相鄰的射頻電源的信號具有固定的相位差，1〈N〈M。
[0017]在一種可選的實施方式中，所述第N射頻電源的信號落后所述第N-1射頻電源的信號2 VN的相位差。
[0018]在一種可選的實施方式中，所述第一射頻電源至第N射頻電源通過電容并聯至相應的環形電極。
[0019]在一種可選的實施方式中，所述第一射頻電源至第N射頻電源的信號為方波、正弦波或三角波等。
[0020]在一種可選的實施方式中，Μ取值范圍為大于4。
[0021]在一種可選的實施方式中，環形電極的厚度范圍為0.1毫米至2毫米，相鄰環形電極的間距范圍為0.5毫米至4毫米。
[0022]在一種可選的實施方式中，所述第一直流電源的電壓值范圍為:0至500V，所述第二直流電源的電壓值范圍為0至500V。
[0023]在一種可選的實施方式中，所述環形電極采用但不限于PCB鋼網加工。
[0024]本發明還提供了一種質譜檢測系統，包括離子源、質量分析器和檢測器，還包括如前所述的離子漏斗；
[0025]所述離子源連接所述離子漏斗的入口，所述質量分析器一端連接所述離子漏斗的出口，另一端連接所述檢測器。
[0026]本發明實施例所述的離子漏斗和質譜檢測系統，該離子漏斗包括Μ個外徑相同且同軸等間距排列的環形電極，內徑從第1環形電極至第Μ環形電極依次減小，所述離子漏斗還包括:第一直流電源和第二直流電源，第一射頻電源至第Ν射頻電源;所述第一直流電源和所述第二直流電源分別連接所述第一環形電極和所述第Μ環形電極，每兩個相鄰的環形電極間設置分壓電阻。其中第一射頻電源并聯第1、第1+Ν、第1+2Ν……環形電極，第二射頻電源并聯第2、第2+Ν、第2+2Ν……環形電極，……，第Ν-1射頻電源并聯第Ν-1、第Ν-1+Ν、第Ν-1+2Ν……環形電極，第Ν射頻電源并聯第Ν、第Ν+Ν、第Ν+2Ν……環形電極。該離子漏斗和使用該離子漏斗的質譜檢測系統不但提高了大質量數物質的傳輸效率，而且減小了離子漏斗的“低質量歧視”效應，極大的降低了小質量數物質在傳輸過程的損失率。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明實施例提供的離子漏斗的結構圖；
[0028]圖2為四個射頻電源的電壓周期變化圖；
[0029]圖3為質荷比為800時的仿真比對圖，圖中左側為本發明實施例的新型離子漏斗的通過情況，右側為傳統離子漏斗的通過情況；
[0030]圖4為質荷比為200時的仿真比對圖，圖中左側為本發明實施例的新型離子漏斗的通過情況，右側為傳統離子漏斗的通過情況；
[0031]圖5為質荷比為50時的仿真比對圖，圖中左側為本發明實施例的新型離子漏斗的通過情況，右側為傳統離子漏斗的通過情況；
[0032]圖6為質荷比為20時的仿真比對圖，圖中左側為本發明實施例的新型離子漏斗的通過情況，右側為傳統離子漏斗的通過情況；
[0033]圖7為傳輸效率比對圖；
[0034]圖8為本發明實施例提供的質譜檢測系統與使用傳統離子漏斗的質譜檢測系統的質譜比較圖。
【具體實施方式】
[0035]下面參考附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其他附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件或處理的表示和描述。
[0036]下面結合附圖對本發明做進一步描述。
[0037]本發明實施例提供了一種離子漏斗，包括Μ個外徑相同且同軸等間距排列的環形電極，內徑從第1環形電極至第Μ環形電極依次減小，該離子漏斗還包括:第一直流電源和第二直流電源，以及第一射頻電源至第Ν射頻電源。
[0038]其中，第一直流電源和第二直流電源分別連接第一環形電極和第Μ環形電極，每兩個相鄰環形電極間串聯阻值相同的分壓電阻。通過分壓電阻將Μ個環形電極串聯起來，使每個環形電極上加上相應的直流電壓，相鄰環形電極間形成梯度變化的電勢差，從而使進入其中的離子沿著電場方向向前傳輸。分壓電阻的阻值范圍可控制在0.1兆歐至10兆歐。
[0039]第一射頻電源并聯第1、第l+N、第1+2Ν……環形電極;第二射頻電源并聯第2、第2+Ν、第2+2Ν……環形電極;……第Ν-1射頻電源并聯第Ν-1、第N_1 +Ν、第Ν- 1+2Ν……環形電極;第Ν射頻電源并聯第Ν、第Ν+Ν、第Ν+2Ν……環形電極。
[0040]其中第一射頻電源至第Ν射頻電源具有相同周期，且任意相鄰的射頻電源的信號具有固定的相位差，該相位差可以為0至31的任意值，N>1且Ν〈Μ，以1〈Ν〈Μ/3為佳。
[0041 ]第一射頻電源至第Ν射頻電源通過電容連接至相應的環形電極。
[0042]第一射頻電源至第Ν射頻電源的信號為方波、或者正弦波、方波等。
[0043]離子漏斗中的環形電極的數量Μ大于4;優選100>Μ>4。
[0044]環形電極的厚度范圍在0.1毫米至2毫米，相鄰環形電極的間距范圍是0.5毫米至4毫米。
[0045]第一直流電源的電壓值范圍是0至500V，第二直流電源的電壓值范圍是0至500V。
[0046]在一種具體的實施方式中，如圖1所示，提供了一種離子漏斗，該離子漏斗有十二個環形電極。第一環形電極、第二環形電極、……第十二環形電極由左至右依次排列。
[0047]該離子漏斗的環形電極采用但不限于印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)鋼網工藝加工。該方式工藝簡單，降低成本，提升了加工效率。此外還可采用如機械切割等其他加工方式。
[0048]第一直流電源DC1和第二直流電源DC2分別連接至第一環形電極至第十二環形電極，且通過分壓電阻將Μ個電極串聯起來，分壓電阻的電阻值為1兆歐。[0049 ] 第一射頻電源RF1、第二射頻電源RF2、第三射頻電源RF3、第四射頻電源RF4通過電容并聯至環形電極。具體的，第一射頻電源RF1分別連接第一環形電極、第五環形電極、第九環形電極。第二射頻電源RF2分別連接第二環形電極、第六環形電極、第十環形電極。第三射頻電源RF3分別連接第三環形電極、第七環形電極、第十一環