一种离子漏斗和质谱分析系统技术方案

本发明专利技术属于质谱分析领域，具体涉及一种离子漏斗和质谱分析系统。一种离子漏斗，用于质谱仪离子传输，包括直流电源、交流电源和N个外径相同且同心等间距叠放的环形电极，所述环形电极根据叠放顺序称为第一环形电极~第N环形电极，其特征在于，所述离子漏斗还包括中心杆和垫片，并通过中心杆和垫片实现各环形电极间的电连接,离子漏斗使得分散的离子云有效地进入离子漏斗并把离子云聚焦到一个内径范围内，使得离子可以有效地穿过取样出口处的限制孔。该离子漏斗使用一种连线设计方案就能满足相邻电极需要不同接线位置的需求，简化了设计和制造工序。所有器件均位于相邻层之间，减小了尺寸，能够设计得更小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要属于质谱分析领域，具体涉及一种离子漏斗和质谱分析系统。
技术介绍
质谱分析在环境检测、临床分析、有机合成、药物研发、蛋白质和代谢组学等领域具有极其广泛的应用。质谱分析的原理是通过测定样品离子的质荷比信息来进行样品的质量分析和结构鉴定。质谱分析系统通常包括离子源、离子传输装置、质量分析器和检测器。样品分子首先在离子源被离子化，然后离子化的样品经离子传输装置被传输至质量分析器，经过质量分析后通过检测器进行信号检测。离子化的样品在离子传输装置中需要经过较长的传输路径，并且在此期间气压条件会从大气压环境变化到真空环境。对于传统离子传输装置，高压下聚焦离子一直是个挑战。基于电动力学原理的离子漏斗使得在(0.1 -30Torr)气压下操纵和聚焦离子成为可能，并为更大的离子传输效率提供了基础。现有技术中，离子漏斗由一系列外径一致内径不同的环电极组成，在这些环电极上施加RF电场和DC电场来实现离子聚集。现有离子漏斗中，电极是用0.5mm厚的黄铜板做成，相邻电极间用0.5mm厚的不导电的聚四氟乙烯薄片分开。每一个黄铜电极板都有一个凸出部分，它通过零插拔力(ZIF)电板来实现电连接。然后在这个零插拔力电板上装上定制的带有电阻器的电路，这样它就可以提供DC梯度电势。在漏斗的另一端也有一个ZIF电板连接到电路上，它含有两个电容，以方便对电极提供RF 电压，相邻电极的RF电压相位相反。现有技术存在的问题为：（1）因相邻电极间需要接相反电位的RF电压，因此奇数电极和偶数电极连接方式不同，设计和制造工序复杂；（2）各电极两端均通过ZIF电板连接，且在ZIF上装上定制的带有电阻器的电路，导致整个离子漏斗体积较大，限制了使用设备如质谱仪的体积。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种离子漏斗，该离子漏斗实现了一种连线设计方案就能满足相邻电极需要不同接线位置的需求，简化了设计和制造工序。同时，使所有器件均位于相邻层之间，减小了尺寸，能够设计得更小。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种离子漏斗，用于质谱仪离子传输，包括直流电源、交流电源和N个外径相同且同心等间距叠放的环形电极，所述环形电极根据叠放顺序称为第一环形电极~第N环形电极，所述N为大于1的自然数，其特征在于，所述离子漏斗还包括中心杆和垫片，并通过中心杆和垫片实现各环形电极间的电连接,离子漏斗使得分散的离子云有效地进入离子漏斗并把离子云聚焦到一个内径范围内，使得离子可以有效地穿过取样出口处的限制孔。进一步地，每个所述环形电极上设置有孔，各孔相对于环形电极中心两两中心对称；所述孔分为焊接点孔和扩展孔，所述焊接点孔的一侧设置有焊接点，所述焊接点通过导线分别和一个相邻焊接点孔及环形电极内边缘相连；每个所述环形电极基板是绝缘材料；所述扩展孔的个数为≧0；所述中心杆个数和所述孔的个数相同；所述焊接点上焊接有电容器或电阻器，每个焊接点焊接电阻器或电容器的个数为≧0；孔的外边缘及环形电极的内边缘均金属化。进一步地，所述直流电源包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源分别连接至第一环形电极和第N环形电极；所述交流电源包括第一交流电源和第二交流电源，所述第一交流电源和第二交流电源分别连接至各环形电极的两端。进一步地，所述电连接是指根据选择中心杆和垫片的材料实现各环形电极间的直流串联、各第2n-1环形电极间的交流并联和各第2n环形电极间的交流并联，所述n=1,2，....N/2。进一步地，各焊接点孔另一侧设置一个缺口，各缺口分别和一个焊接点相对于环形电极的中心对称。进一步地，所述中心杆和垫片材料的选择具体为：与所述电阻器相连的焊接点孔接触的所述垫片的材料为导电材料和绝缘材料逐层交替使用；中心杆的材料为至少外层绝缘材料；与所述电容器相连的焊接点孔的垫片和中心杆材料均为导电材料。进一步地，所述环形电极，第一环形电极~第M环形电极的内径相同，从第M+1个环形电极~第N个环形电极内径依次减小，所述M为1~N之间的一个自然数。进一步地，所述孔的形状为圆形或方形，所述中心杆的横截面形状与所述孔的形状相同。进一步地，所述离子漏斗还包括一个射频干扰器。进一步地，一种质谱检测系统，包括离子源、质量分析器和检测器，其特征在于，还包括权利要求1-6中任意一项所述的离子漏斗； 所述离子源连接所述离子漏斗的入口，所述质量分析器一端连接所述离子漏斗的出口，另一端连接所述检测器。进一步地，所述离子漏斗中相邻环形电极相对旋转1800叠放。进一步地，每个所述环形电极上焊接点孔的个数为4个，扩展孔的个数为2个，焊接的电阻器个数为2，电容器个数为1。进一步地，所述N=110，M=58。进一步地，各所述扩展孔串一个中心杆，所述中心杆和所述质谱检测系统中位于离子漏斗后的直流透镜相连，将离子漏斗整体固定到所述直流透镜上。进一步地，外圆金属化孔内径2mm，外径3mm。进一步地，电容为0.01uF~0.1uF电容，电阻为255K欧姆，封装是0603。进一步地，环电极相邻间距0.5mm，环电极厚度0.5mm。本专利技术的有益技术效果：（1）本专利技术采用中心杆和垫片代替现有技术中的零插拔力(ZIF)电板来连接各环形电极，极大减小了离子漏斗体积；（2）本专利技术离子漏斗中的所有环形电极采用一种设计，相邻间环形电极相对旋转180叠放即可满足不同相邻电极需要不同接线位置的需求，简化了设计和制造工序；（3）本专利技术中的电阻器和电容器焊接在环形电极上，设置在相邻环形电容器间，和现有技术中带有电阻器和电容器的电路装在零插拔力(ZIF)电板上相比，本专利技术离子漏斗中所有器件均处于各层环形电极间，减小了离子漏斗尺寸，能够设计得更小；（4）本专利技术离子漏斗中各环形电极上与各焊接点中心对应位置设置有缺口，能够让焊接在焊接点的器件厚度超过的部分穿过相邻板而不会在装配时发生干涉，降低了器件装配时对器件厚度的要求；（5）本专利技术中相邻环形电极间在孔处用垫片相隔，取代了现有技术中用于相邻电极间的不导电的聚四氟乙烯薄片，空出了相邻环形电极间除垫片外的空间，使电容器和电阻器焊接在环形电极上成为可能，同时选用不同材料的垫片实现了离子漏斗的电连接；（6）本专利技术中一种质谱检测系统，采用离子漏斗，减小了尺寸；（7）本专利技术离子漏斗的环形电极还可包含拓展孔，中心杆穿过拓展孔并和质谱分析系统中位于离子漏斗之后的装置相连，起到固定作用。附图说明图1为离子漏斗剖面图；图2为实施例1中第一为环形电极；图3为实施例1中第p环形电极，p为M+1和N之间的一个自然数；图4为实施例12中第一环形电极；附图标记：1、1号孔，2、2号孔,3、3号孔，4、4号孔,5、5号孔,6、6号孔，7、7号孔，8、8号孔，9、焊接点,10、缺口。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施例1一种离子漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子漏斗，用于质谱仪离子传输，包括直流电源、交流电源和N个外径相同且同心等间距叠放的环形电极 ，所述环形电极根据叠放顺序称为第一环形电极~第N环形电极，其特征在于，所述离子漏斗还包括中心杆和垫片，并通过中心杆和垫片实现各环形电极间的电连接,离子漏斗使得分散的离子云有效地进入离子漏斗并把离子云聚焦到一个内径范围内，使得离子可以有效地穿过取样出口处的限制孔。

【技术特征摘要】
1.一种离子漏斗，用于质谱仪离子传输，包括直流电源、交流电源和N个外径相同且同心等间距叠放的环形电极 ，所述环形电极根据叠放顺序称为第一环形电极~第N环形电极，其特征在于，所述离子漏斗还包括中心杆和垫片，并通过中心杆和垫片实现各环形电极间的电连接,离子漏斗使得分散的离子云有效地进入离子漏斗并把离子云聚焦到一个内径范围内，使得离子可以有效地穿过取样出口处的限制孔。2.权利要求1所述一种离子漏斗，其特征在于，每个所述环形电极上设置有孔，各孔相对于环形电极中心两两中心对称；所述孔分为焊接点孔和扩展孔，所述焊接点孔的一侧设置有焊接点，所述焊接点通过导线分别和一个相邻焊接点孔及环形电极内边缘相连；所述扩展孔的个数为≧0；所述焊接点上焊接有电容器或电阻器，每个焊接点焊接电阻器或电容器的个数为≧0；每个所述环形电极基板是绝缘材料；孔的外边缘及环形电极的内边缘均金属化。3.如权利要求1所述一种离子漏斗，其特征在于，所述直流电源包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源分别连接至第一环形电极和第N环形电极；所述交流电源包括第一交流电源和第二交流电源，所述第一交流电源和第二交流电源分别连接至各环形电极的两端。4.如权利要求1所述一种离子漏斗，其特征在于，所述电连接是指根据选择中心杆和垫片的材料实现各环形电极间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江游，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11