一种物质分析方法、装置和静电离子阱质量分析器制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种物质分析方法、装置和静电离子阱质量分析器，静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述方法包括：在待检测物的离子进入接口装置，且第一外部导电体加载有第一电压以及第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；当达到预设时间时，将第三电压加载至第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定待检测物中是否含有目标物质。该方法中提高了质量分析器的分析灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种物质分析方法、装置和静电离子阱质量分析器
本申请涉及数据处理领域，特别是涉及一种物质分析方法、装置和静电离子阱质量分析器。
技术介绍
目前，二十世纪九十年代，提出了利用静电场实现离子的束缚进而进行质量分析，该装置为傅里叶变换静电离子阱质谱。与传统的磁场式傅里叶变换离子阱相比较，傅里叶变换静电离子阱质谱在保证分辨率和质量精度的同时能够降低制造成本，减轻重量，使其得以广泛的应用。傅里叶静电离子阱质量分析器可以用于检测待检测物中是否含有需要检测的目标物质。傅里叶变换静电场离子阱由一个纺锤状的内部导电体和一个的桶状外部导电体组成。两导电体同轴，且均为轴对称，它们的导电体形状，尺寸由公式(1)决定。这里，z是轴向位置，其下标1表示内导电体，2表示外导电体。R1,2是所对应内外导电体的最大半径。r是在与z方向垂直平面上的位矢大小，其大小为Rm为离子阱特征半径。这种形状的导电体所形成的静电场的电势数学形式由公式(2)给出：由式(2)可知，离子在Z方向上的运动是简谐振动，其运动方程是振动频率由于离子在Z方向上的振动频率只与质荷比有关，傅里叶变换静电场离子阱便采用这一特性，通过检测镜像电流和后续的快速傅里叶变换获得轴向频率和离子质荷比的对应关系，实现质量分析。然而，傅里叶变换静电场离子阱在进行实际应用时也存在着问题。傅里叶变换静电场离子阱是一种近似封闭的质量分析器，若待检测物中包括需要检测的目标物质，在对接口装置加载电压脉冲后，目标物质对应的离子从接口装置进入质量分析器后在质量分析器中进行圆周运动的可能性较小。可见，如何提高目标物质对应的离子在质量分析器中进行圆周运动的可能性，以提高保证傅里叶变换静电场离子阱能够获得足够的分析灵敏度，是该种质谱能够在实际中得到应用的关键。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种物质分析方法、装置和静电离子阱质量分析器，提高了目标物质对应的离子在质量分析器中做圆周运动的机会，进而提高了质量分析器的分析灵敏度。本申请实施例公开了如下技术方案：一方面，本申请实施例提供了一种物质分析方法，应用于静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，所述第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；所述质量分析器包括与所述接口装置位于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，所述第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间；所述第一内部导电体与所述第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述方法包括：在待检测物的离子进入所述接口装置，且所述第一外部导电体加载有第一电压以及所述第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在所述第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；当达到预设时间时，将第三电压加载至所述第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；其中，所述预设时间包括离子从所述接口装置的第一圆轨道运动到所述第一内部导电体的第一时间，以及从所述第一内部导电体运动到达目标位置的第二时间；离子在所述目标位置时对应的速度方向和对应的位矢方向垂直，所述预设时间是根据目标物质的质量数和电荷量确定的；根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定所述待检测物中是否含有目标物质。另一方面，本申请实施例提供了一种物质分析装置，应用于静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，所述第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；所述质量分析器包括与所述接口装置位于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，所述第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间；所述第一内部导电体与所述第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述装置包括：第一加载单元，用于在待检测物的离子进入所述接口装置，且所述第一外部导电体加载有第一电压以及所述第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在所述第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；第二加载单元，用于当达到预设时间时，将第三电压加载至所述第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；其中，所述预设时间包括离子从所述接口装置的第一圆轨道运动到所述第一内部导电体的第一时间，以及从所述第一内部导电体运动到达目标位置的第二时间；离子在所述目标位置时对应的速度方向和对应的位矢方向垂直，所述预设时间是根据目标物质的质量数和电荷量确定的；确定单元，用于根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定所述待检测物中是否含有目标物质。另一方面，本申请实施例提供了一种静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，所述第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；所述质量分析器包括与所述接口装置位于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，所述第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间；所述第一内部导电体与所述第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述静电离子阱质量分析器，用于：在待检测物的离子进入所述接口装置，且所述第一外部导电体加载有第一电压以及所述第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在所述第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；当达到预设时间时，将第三电压加载至所述第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；其中，所述预设时间包括离子从所述接口装置的第一圆轨道运动到所述第一内部导电体的第一时间，以及从所述第一内部导电体运动到达目标位置的第二时间；离子在所述目标位置时对应的速度方向和对应的位矢方向垂直，所述预设时间是根据目标物质的质量数和电荷量确定的；根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定所述待检测物中是否含有目标物质。由上述技术方案可以看出，该方法应用于静电离子阱质量分析器，静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；质量分析器包括位于与接口装置处于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间。第一内部导电体与第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述方法包括：在待检测物的离子进入接口装置，且第一外部导电体加载有第一电压以及第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；当达到预设时间时，将第三电压加载至第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；其中，预设时间包括离子从接口装置的第一圆轨道运动到第一内部导电体的第一时间，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物质分析方法，其特征在于，应用于静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，所述第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；所述质量分析器包括与所述接口装置位于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，所述第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间；所述第一内部导电体与所述第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述方法包括：/n在待检测物的离子进入所述接口装置，且所述第一外部导电体加载有第一电压以及所述第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在所述第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；/n当达到预设时间时，将第三电压加载至所述第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；/n其中，所述预设时间包括离子从所述接口装置的第一圆轨道运动到所述第一内部导电体的第一时间，以及从所述第一内部导电体运动到达目标位置的第二时间；离子在所述目标位置时对应的速度方向和对应的位矢方向垂直，所述预设时间是根据目标物质的质量数和电荷量确定的；/n根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定所述待检测物中是否含有所述目标物质。/n...

【技术特征摘要】
1.一种物质分析方法，其特征在于，应用于静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电体和第一内部导电体，所述第一外部导电体和第一内部导电体形成第一离子运动空间；所述质量分析器包括与所述接口装置位于同一平面内的同心圆弧状的第二外部导电体和同心圆柱状的第二内部导电体，所述第二外部导电体和第二内部导电体形成第二离子运动空间；所述第一内部导电体与所述第二外部导电体中包括离子通过的通道；所述方法包括：
在待检测物的离子进入所述接口装置，且所述第一外部导电体加载有第一电压以及所述第一内部导电体加载有第二电压的过程中，在所述第一外部导电体或第一内部导电体加载对应的电压脉冲；
当达到预设时间时，将第三电压加载至所述第二外部导电体以及将第四电压加载至所述第二内部导电体；
其中，所述预设时间包括离子从所述接口装置的第一圆轨道运动到所述第一内部导电体的第一时间，以及从所述第一内部导电体运动到达目标位置的第二时间；离子在所述目标位置时对应的速度方向和对应的位矢方向垂直，所述预设时间是根据目标物质的质量数和电荷量确定的；
根据所述离子在所述质量分析器中的运动频率，确定所述待检测物中是否含有所述目标物质。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲满足如下条件：
根据所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径、所述第一电压、所述第二电压、所述第二外部导电体对应的第三半径和所述目标物质的电荷量确定的第一条件；
和/或，
根据所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径、所述第一电压、所述第二电压、所述第二内部导电体对应的第四半径和所述目标物质的电荷量确定的第二条件。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲满足如下条件：
根据所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径、所述第一电压和所述第二电压确定的第三条件。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲的确定方式如下：
根据所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径、所述第一电压、所述第二电压和所述质量分析器对应的离子阱特征半径，确定所述电压脉冲。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间的确定方式包括：
根据所述电压脉冲、离子入射至所述接口装置的入射位置、所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径、所述目标物质的质量数和电荷量，确定离子在不同位矢下受到的径向加速度；
根据所述第一半径、离子入射至所述接口装置的入射位置、所述第二半径和所述径向加速度，确定所述第一时间。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二时间的确定方式包括：
根据所述电压脉冲、所述第一外部导电体对应的第一半径、所述第一内部导电体对应的第二半径和所述第一电压、所述第二电压和所述目标物质的电荷量，确定离子运动至所述第二外部导电体的入射角度；
根据所述第二外部导电体对应的第三半径、所述入射角度、所述质量分析器对应的离子阱特征半径、所述目标物质的质量数和电荷量，确定所述第二时间。


7.一种物质分析装置，其特征在于，应用于静电离子阱质量分析器，所述静电离子阱质量分析器包括接口装置和质量分析器，所述接口装置包括位于同一平面内的同心圆弧状的第一外部导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄超，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11