质谱仪气压调节系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种质谱仪气压调节系统及方法，该系统包括：真空腔、进样系统、真空抽气系统和气压调节系统。其中，真空腔与进样系统、真空抽气系统和气压调节系统连接，用于提供真空环境；进样系统，用于实现质谱仪的离子进样；真空抽气系统通常包括两级抽气泵，用于使真空腔内部维持真空状态，前级将大气压降到后级的工作气压；气压调节系统包括两种气压调节方式，一种从两级抽气泵中间气压管对真空腔进行气压调节，另一种直接从外界环境对真空腔进行气压调节。该系统通过两种方式的独立或组合工作调控气压，实现两种适用于不同场合的灵活、稳定的气压调节方式。在质谱仪进行物质检测时，该系统为质谱仪进行物质分析的每个阶段提供最佳气压条件。

Mass spectrometer air pressure regulating system and method

【技术实现步骤摘要】
质谱仪气压调节系统及方法
本专利技术涉及质谱仪器分析
，特别涉及一种质谱仪气压调节系统及方法。
技术介绍
质谱仪主要是通过电场或磁场等捕捉离子，测量离子或离子碎片的质核比，从而得到检测物质的信息。为了保障质谱仪中离子的正常运动，质谱仪内部必须保证一定的真空，使离子在运动过程中不受阻挡。质谱仪往往要求真空度达到0.1mtorr(压强单位)以下，这种真空度属于高真空或甚至超高真空，因此质谱仪只安装一种真空泵很难满足真空要求，质谱仪常常采用多级真空组合的形式实现真空要求。质谱仪常常采用机械泵和分子泵组合的方式，其中机械泵用于满足分子泵工作需要的前级气压。质谱仪的气压系统影响离子传输各个过程，包括离子源进样、离子分离、离子碎裂和离子扫出等。质谱仪离子源进样通常包括两种形式：连续大气压进样和非连续大气压进样。无论哪种进样方式，质谱仪进样都会导致入口气压高于其他部分；离子分离主要指质谱仪进样后，通过电场或磁场将非检测离子(杂质离子等)分离出质量分析器，此时的气压往往需要真空度达到1mtorr以下；离子碎裂主要是指通过离子与中性气体碰撞或离子快速冲击等，使离子碎裂成离子碎片，从而得到更多的离子信息，离子碎裂的气压要高于离子分离气压，真空度通常达到1mtorr以上；离子扫出指通过电场或磁场将离子依次扫出质量分析器，通过离子检测器测量出离子的质核比和离子强度，此时的气压往往需要真空度达到1mtorr以下。从上述质谱仪离子传输的各个过程看出，质谱仪离子传输的每个阶段所需要的气压有所不同，例如离子碎裂的气压通常要高于离子扫出，因此质谱仪气压系统需要一种稳定、准确、易于调节的气压调节方案。稳定的气压调节方式可以使质谱仪检测信号更加稳定，提高检测的重复性；准确的气压调节方式可以使质谱仪检测信号达到最优状态，使分辨率和信噪比大大提高；易于调节的气压调节方案可以使实验者或分析师根据需要改变气压条件，满足多种复杂实际情况需求。除此之外，质谱仪常常采用额外增加气压调节管和控制阀门的方式从外界进行气压调节，在恶劣的环境下常常会造成气压调节管路堵塞或吸入杂质污染质谱信号，这些都将影响质谱仪的正常工作，因此质谱仪需要注意补充气体的来源，保证气体的清洁度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种质谱仪气压调节系统。本专利技术的另一个目的在于提出一种质谱仪气压调节方法。为达到上述目的，本专利技术一方面提出了质谱仪气压调节系统，该系统包括：真空腔、非连续进样系统、真空抽气系统和气压调节系统，其中，所述真空腔与所述非连续进样系统、所述真空抽气系统和所述气压调节系统连接，用于提供真空环境；所述非连续进样系统用于质谱仪的离子进样，每次进样会升高质谱仪内部气压；所述真空抽气系统用于使真空腔内部维持真空状态，所述真空抽气系统通常包括两级抽气泵，前级抽气泵将大气压降到后级抽气泵的工作气压；所述气压调节系统用于调节真空腔内气压，使气压适合不同工作方式，所述气压调节系统包括两种气压调节方式，一种内循环气压调节方式，从两级抽气泵中间气压管对真空腔进行气压调节，另一种大气进气调节方式，直接从外界环境对真空腔进行气压调节，该质谱仪气压调节方式通过大气压和/或内循环气压调节真空腔内气压。本专利技术实施例的质谱仪气压调节系统，通过大气进气调节方式和内循环气压调节方式调控质谱仪的气压，实现两种适用与不同场合的灵活、稳定性好、易于调节的气压调节方式，在质谱仪进行物质检测时，气压调节系统为质谱仪每个阶段提供最佳气压条件，保证气体的清洁度，使检测信号更加稳定，分辨率和信噪比大大提高，满足多种复杂实际情况需求。另外，根据本专利技术上述实施例的质谱仪气压调节系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述真空腔与所述后级抽气系统分子泵连接，所述后级抽气系统分子泵与所述前级抽气系统机械泵连接。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述大气进气调节方式是从外界环境进行进气，所述内循环气压调节方式是从所述前级抽气系统机械泵和所述后级抽气系统分子泵的中间气压管进行进气。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述大气进气调节方式包括：第一连接气路，用于提供外界大气压与所述真空腔的进气通路；气压调节管路，所述气压调节管路与所述第一连接气路连接，用于控制进气的流速；第一开关控制阀，所述第一开关控制阀安装在所述气压调节管路上，用于导通或断开所述进气通路。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述内循环气压调节方式包括：第二连接气路，用于提供所述真空腔与所述真空抽气系统的进气通路；第二开关控制阀，所述第二开关控制阀安装在所述第二连接气路上，用于导通或断开所述进气通路；流量控制阀，所述流量控制阀安装在所述第二连接气路上，用于调节所述进气通路的流量和流速。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述气压调节系统通过两种方式的独立工作或组合工作调控质谱仪的气压。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一开关控制阀的开启时间可控。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第二开关控制阀的开启时间可控，所述流量控制阀的调控程度根据需求选择与控制。为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种质谱仪气压调节方法，采用上述气压调节系统，包括以下步骤：打开非连续进样系统，被检测物质进入真空腔，提高真空腔内气压；通过真空抽气系统将所述真空腔内气压降低；持续预设时间间隔后，根据质谱仪工作不同需求(离子分离、离子碎裂和离子扫出等)，打开气压调节系统的开关控制阀，稳定所述真空腔内气压，实现质谱仪的不同功能，最终得到质谱图；关闭所述开关控制阀，等待下一次质谱仪工作。本专利技术实施例的质谱仪气压调节方法，通过大气进气调节方式和内循环气压调节方式调控质谱仪的气压，实现两种适用与不同场合的灵活、稳定性好、易于调节的气压调节方式，在质谱仪进行物质检测时，气压调节系统为质谱仪每个阶段提供最佳气压条件，保证气体的清洁度，使检测信号更加稳定，分辨率和信噪比大大提高，满足多种复杂实际情况需求。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的质谱仪气压调节系统结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的二级离子碎裂质谱图；图3为根据本专利技术实施例的质谱仪离子二级碎裂(CID，Collision-InducedDissociation)效率与气压关系示意图；图4为根据本专利技术实施例的质谱仪内循环调压方式(不含流量控制阀)结构示意图；图5为根据本专利技术实施例的质谱仪内循环调压方式的不同T1时刻打开开关控制阀的气压曲线；图6为根据本专利技术实施例的质谱仪内循环调压方式含有流量控制阀结构示意图；图7为根据本专利技术实施例的质谱仪内循环调压方式的不同气阻的气压曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质谱仪气压调节系统，其特征在于，包括：/n真空腔，所述真空腔与非连续进样系统、真空抽气系统和气压调节系统连接，用于提供真空环境，保障质谱仪中的离子运动；/n所述非连续进样系统，用于质谱仪的离子进样，每次进样会提高质谱仪真空腔内部气压；/n所述真空抽气系统，所述真空抽气系统包括前级抽气系统机械泵和后级抽气系统分子泵，其中，所述前级抽气系统机械泵用于将大气压降至所述后级抽气系统分子泵的工作气压；/n所述气压调节系统，所述气压调节系统分别与所述真空腔和所述真空抽气系统连接，其中，所述气压调节系统包括大气进气调节方式和内循环气压调节方式，用于通过大气压和/或内循环气压调节真空腔内气压。/n

【技术特征摘要】
1.一种质谱仪气压调节系统，其特征在于，包括：
真空腔，所述真空腔与非连续进样系统、真空抽气系统和气压调节系统连接，用于提供真空环境，保障质谱仪中的离子运动；
所述非连续进样系统，用于质谱仪的离子进样，每次进样会提高质谱仪真空腔内部气压；
所述真空抽气系统，所述真空抽气系统包括前级抽气系统机械泵和后级抽气系统分子泵，其中，所述前级抽气系统机械泵用于将大气压降至所述后级抽气系统分子泵的工作气压；
所述气压调节系统，所述气压调节系统分别与所述真空腔和所述真空抽气系统连接，其中，所述气压调节系统包括大气进气调节方式和内循环气压调节方式，用于通过大气压和/或内循环气压调节真空腔内气压。


2.根据权利要求1所述的质谱仪气压调节系统，其特征在于，所述真空腔与所述后级抽气系统分子泵连接，所述后级抽气系统分子泵与所述前级抽气系统机械泵连接。


3.根据权利要求1所述的质谱仪气压调节系统，其特征在于，所述大气进气调节方式是从外界环境进行进气，所述内循环气压调节方式是从所述前级抽气系统机械泵和所述后级抽气系统分子泵的中间气压管进行进气。


4.根据权利要求3所述的质谱仪气压调节系统，其特征在于，所述大气进气调节方式包括：
第一连接气路，用于提供外界大气压与所述真空腔的进气通路；
气压调节管路，所述气压调节管路与所述第一连接气路连接，用于控制进气的流速；
第一开关控制阀，所述第一开关控制阀安装在所述气压调节管路上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳证，李柠汐，刘新玮，焦斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11