一种离子阱制造技术

本实用新型专利技术涉及一种离子阱。其包括两两相对设置的四个电极，四个电极之间形成一个类似长方体的离子通道，其中一个电极为第一电极且具有与离子通道相连通的通槽，通槽配置为使得离子通过该通槽到达离子通道外部的区域；离子阱还包括对称设置在离子通道两端的两个端电极，端电极具有孔，孔配置为使得离子通过该孔进入离子通道内；通槽远离离子通道的端面具有朝向离子通道拱起的第一曲面和/或端电极的两端之间具有朝向离子通道拱起的第二曲面。本实用新型专利技术通过对电极的设计，尤其通过对端电极和/或第一电极的设计，使得离子束能够聚集在离子通道中央的狭窄空间内，增强了离子束轴向聚焦，提高了离子的传输效率。提高了离子的传输效率。提高了离子的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种离子阱


[0001]本技术属于质谱
，具体涉及一种离子阱。

技术介绍

[0002]离子阱（ion trap）是一种质谱仪器，可以用来检测和分析离子。离子阱也被称为Paul Trap（Paul阱），它是由Wolfgang Paul（沃尔夫冈
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保罗）1953年专利技术的。在过去的几十年里其发展迅速，从最初的Paul Trap到后来的Quadrupole ion trap（四极离子阱），再到目前最先进的Fourier Transform ion cyclotron resonance (FT
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ICR，或称傅里叶变换离子回旋共振)、orbitrap（轨道阱）等，它们都能够做到更加精确的测量和分析。离子阱在生命科学领域有广泛应用，如蛋白质结构分析、离子信号传感和分子动力学、质谱分析、细胞内信号传导网络分析、生物标记物的筛选和识别等。此外，由于离子阱可以存储离子，因此也有人将它用于计算机科学领域，如计算机硬件加速器和电子数据库系统等。可见，离子阱的应用十分广泛。
[0003]离子在离子阱中经历三个阶段：入射、存储/囚禁、激发/出射。将离子引入到多个电极形成的离子通道中，在存储/囚禁阶段，通过离子通道中的惰性气体碰撞“冷却”入射离子，以及通过调节电极电势限制离子束在狭小的区域内，从而使得离子束的轴向分布得到限制，减少离子束的空间分散，最终通过传输装置（如透镜组）进入检测器装置。由于检测器装置的入口极小（直径约1mm），因此需加强对离子轴向空间分布的约束，提高离子束的传输效率，即增强离子束的聚焦。
[0004]为了提高离子束的传输效率，现有技术主要有以下两种途径：（1）改变阱中各电极的内表面曲度，例如专利US 7180057 B1或专利US 8017909 B2公开的离子阱，这样的方式主要存在两个问题，一是会造成阱内电势的非简谐性；二是该结构的电极加工难度大，制作成本高。（2）增加电极数目，分段调节DC电压，例如专利US 20220319828 A1公开的离子阱，由于离子阱尺寸小且各电极间距要求更小，因此电极数目越多会造成装配精度降低，使得该结构实际上很难实现更高性能。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种增强离子束轴向聚焦的离子阱。
[0006]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]一种离子阱，包括两两相对设置的四个电极，四个电极之间形成一个类似长方体的离子通道，所述离子通道配置为能够容纳离子，其中一个电极为第一电极且具有与所述离子通道相连通的通槽，所述通槽配置为使得所述离子通过该通槽到达所述离子通道外部的区域；
[0008]所述离子阱还包括对称设置在所述离子通道两端的两个端电极，所述端电极具有孔，所述孔配置为使得所述离子通过该孔进入所述离子通道内；
[0009]所述通槽远离所述离子通道的端面具有朝向所述离子通道拱起的第一曲面和/或
所述端电极两端之间具有朝向所述离子通道拱起的第二曲面。
[0010]本技术通过使四个电极形成类似长方体结构的离子通道，相较于曲面的离子通道，对加工的要求不高，更易于加工；并且电极数目少，易于装配；同时通过设置第一曲面和/或第二曲面，加强了对离子轴向空间分布的约束，使得离子束能够聚集在离子通道中央的狭窄空间内，提高了离子的传输效率。
[0011]优选地，所述第一曲面包括沿x方向对称设置的第一分曲面和第二分曲面，所述第一分曲面与所述第二分曲面之间的距离由内向外逐渐扩大。若无特别说明，本技术中的x方向为离子通道的长度方向。
[0012]一些实施方式中，至少部分所述第一电极内端面构成所述离子通道的内壁，与该内端面相背离的外端面由依次设置的第一分端面、第一曲面和第二分端面构成，所述第一分端面与所述第二分端面位于同一平面且与所述第一电极内端面相平行，所述第一电极内端面y方向上的长度小于所述第一电极外端面y方向上的长度。若无特别说明，本技术中的y方向为离子通道的宽度方向。
[0013]具体地，所述第一电极还具有位于所述第一电极内端面两端且与所述第一电极内端面相垂直的第一侧面和第二侧面，位于所述第一电极外端面两端且与所述第一电极外端面相垂直的第三侧面和第四侧面，位于所述第一侧面和所述第三侧面之间的第一连接面，及位于所述第二侧面和所述第四侧面之间的第二连接面，所述第一连接面和所述第二连接面位于同一平面且与所述第一电极内端面相平行。
[0014]优选地，所述第二曲面为弧形曲面。
[0015]进一步优选地，所述弧形曲面的曲率不小于0.2。
[0016]更进一步优选地，所述弧形曲面的曲率为0.2~0.4，例如0.2、0.25、0.3、0.4等。
[0017]优选地，所述孔位于所述端电极的中间部位上。
[0018]进一步优选地，所述孔的轴线与所述离子通道的中心线相重合。
[0019]优选地，所述四个电极中与所述第一电极相对的电极为第二电极，所述第二电极内端面与该内端面相背离的外端面相平行，所述第二电极内端面y方向上的长度小于所述第二电极外端面y方向上的长度且至少部分所述第二电极内端面构成所述离子通道的内壁。
[0020]一些优选的实施方式中，所述第二电极在第一平面上的截面大致呈“T”型。
[0021]优选地，所述第二电极内端面y方向上的长度与所述第一电极内端面y方向上的长度相等，所述第二电极外端面y方向上的长度与所述第一电极外端面y方向上的长度相等。
[0022]优选地，所述四个电极中的另外两个电极为第三电极和第四电极，所述第三电极和所述第四电极对称设置，所述第三电极内端面及与该内端面相背离的外端面相平行，所述第三电极内端面z方向上的长度大于所述第三电极外端面z方向上的长度且所述第三电极内端面构成所述离子通道的内壁。若无特别说明，本技术中的z方向为离子通道的高度方向。
[0023]进一步优选地，所述第三电极在第一平面上的截面大致呈倒置的“L”形。
[0024]优选地，所述通槽沿z方向延伸，所述通槽包括第一通槽和位于所述第一通槽内的第二通槽，所述第一通槽x方向的长度大于所述第二通槽的x方向的长度，所述第一通槽y方向上的长度小于所述第二通槽y方向上的长度。
[0025]优选地，所述离子通道的长度为15~35mm，宽度为2~6mm，高度为3~8mm。
[0026]由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：
[0027]本技术通过对电极的改进，尤其通过对端电极及第一电极的改进，使得离子束能够聚集在离子通道中央的狭窄空间内，增强了离子束轴向聚焦，提高了离子的传输效率；
[0028]本技术中的离子阱结构简单，便于加工与装配。
附图说明
[0029]图1为本技术中的一种离子阱的结构示意图；
[0030]图2为本技术中的一种离子阱另一角度的结构示意图；
[0031]图3为本技术中的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子阱，其特征在于：所述离子阱包括两两相对设置的四个电极，四个电极之间形成一个类似长方体的离子通道，所述离子通道配置为能够容纳离子，其中一个电极为第一电极且具有与所述离子通道相连通的通槽，所述通槽配置为使得所述离子通过该通槽到达所述离子通道外部的区域；所述离子阱还包括对称设置在所述离子通道两端的两个端电极，所述端电极具有孔，所述孔配置为使得所述离子通过该孔进入所述离子通道内；所述通槽远离所述离子通道的端面具有朝向所述离子通道拱起的第一曲面和/或所述端电极两端之间具有朝向所述离子通道拱起的第二曲面。2.根据权利要求1所述的离子阱，其特征在于：所述第一曲面包括沿x方向对称设置的第一分曲面和第二分曲面，所述第一分曲面与所述第二分曲面之间的距离由内向外逐渐扩大，所述x方向为所述离子通道的长度方向。3.根据权利要求1或2所述的离子阱，其特征在于：至少部分所述第一电极内端面构成所述离子通道的内壁，与该内端面相背离的外端面由依次设置的第一分端面、第一曲面和第二分端面构成，所述第一分端面与所述第二分端面位于同一平面且与所述第一电极内端面相平行，所述第一电极内端面y方向上的长度小于所述第一电极外端面y方向上的长度，所述y方向为所述离子通道的宽度方向。4.根据权利要求1所述的离子阱，其特征在于：所述第二曲面为弧形曲面。5.根据权利要求4所述的离子阱，其特征在于：所述弧形曲面的曲率不小于0.2。6.根据权利要求1所述的离子阱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小华，张智宏，朱敏杰，杨锋博，
申请(专利权)人：安益谱苏州医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：