新型離子阱質(zhì)量分析器及小型化質(zhì)譜儀研制.pdf

1、質(zhì)譜技術(shù)是一種可精確測量原子和分子重量的一種科學技術(shù)，是目前應用最廣泛的分析技術(shù)之一。通過質(zhì)譜技術(shù)檢測可以確定氣相、液相、固相材料中各種物質(zhì)的種類（定性分析）以及不同種類成分的含量（定量分析）。質(zhì)譜數(shù)據(jù)的精準性在國際上眾多的分析測試領(lǐng)域規(guī)定為標準。目前質(zhì)譜儀已廣泛應用于生命科學、藥物、食品安全、化工、環(huán)境檢測、制藥、興奮劑檢測、國防、航天航空等各種微量或痕量物質(zhì)檢測領(lǐng)域中，其作用越來越重要。而小型化質(zhì)譜儀和高靈敏度質(zhì)譜儀則是目前質(zhì)譜儀分

2、析儀器研制領(lǐng)域中的主要研究方向。
　　針對目前質(zhì)譜領(lǐng)域發(fā)展的方向，結(jié)合質(zhì)譜儀核心關(guān)鍵部件離子源和質(zhì)量分析器，以提高靈敏度和小型化質(zhì)譜儀為理念，對質(zhì)譜儀關(guān)鍵部件技術(shù)設(shè)計和研究。本論文的主要貢獻和創(chuàng)新點為:
　　1.開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的一種新型離子源及離子光學傳輸系統(tǒng)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計提高離子傳輸效率和能量聚焦，將大氣壓下的電噴霧電離源產(chǎn)生的離子，通過離子光學傳輸系統(tǒng)聚焦高能量的束斑，應用于二次離子質(zhì)譜中。
　　2.開發(fā)具有自主

3、產(chǎn)權(quán)的新型柵網(wǎng)電極離子阱質(zhì)量分析器，用高通過率的柵網(wǎng)覆蓋在離子引出槽，優(yōu)化離子阱內(nèi)部電場，降低離子阱電極加工精度，同時提高離子引出效率和靈敏度。
　　3.研制具有小型化、便攜式、價格低廉的離子阱質(zhì)譜儀。從整個真空系統(tǒng)、離子源、離子光學傳輸系統(tǒng)、離子阱質(zhì)量分析器、電子系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)小型化設(shè)計。
　　基于上述創(chuàng)新點，本論文給出了相應的設(shè)計思路和設(shè)計過程，搭建了實驗平臺對離子源、離子光學傳輸系統(tǒng)以及新型離子阱質(zhì)量分析器進行了性能

4、測試。其初步研究成果為:
　　1.將電噴霧離子源應用到二次質(zhì)譜一次離子源中，設(shè)計一種新型的離子光學傳輸系統(tǒng)，把產(chǎn)生的離子聚焦成高能量離子束，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，有效提高離子傳輸效率和能量聚焦。通過理論研究和初步實驗結(jié)果表明，由電噴霧電離產(chǎn)生的大氣壓下的一次離子，先后通過位于三級差分抽氣真空系統(tǒng)內(nèi)的離子光學傳輸系統(tǒng)，被幾千伏的加速電壓加速然后聚焦到位于1×10-5Torr真空下的樣品表面;最終獲得的一次離子束的電流密度接近10nA/c

5、m2，完全滿足靜態(tài)二次質(zhì)譜的一次離子源的需求，同時豐富了二次離子質(zhì)譜的一次離子的種類。其研究結(jié)果已發(fā)表在分析化學(SCI收錄)期刊上。
　　2.用“柵網(wǎng)電極”構(gòu)建更簡單的新型離子阱質(zhì)量分析器，初步設(shè)計柵網(wǎng)的寬度為4mm。初步實驗結(jié)果表明，新型柵網(wǎng)電極離子阱質(zhì)量分析器取得了670的質(zhì)量分辨率，質(zhì)量范圍超過450Th。具有良好的離子質(zhì)量隔離和MS/MS質(zhì)譜分析功能。同時提高離子引出效率和靈敏度。其研究結(jié)果民已被分析化學(SCI收錄)期

6、刊錄用。
　　3.從整個真空系統(tǒng)、離子源、光學系統(tǒng)、質(zhì)量分析器、電子系統(tǒng)等方面實現(xiàn)小型化。整個系統(tǒng)的設(shè)計尺寸長×寬×高約為160mm×100mm×70mm，初步完成小型化結(jié)構(gòu)設(shè)計。采用陶瓷為基材、表面鍍金的工藝加工小型化陶瓷矩形離子阱，其離子阱已完成性能測試。初步實驗結(jié)果表明，小型陶瓷矩形離子阱具有傳統(tǒng)離子阱的分析性能，具有約1080質(zhì)量分辨率和650Th的質(zhì)量范圍，具有質(zhì)量隔離和MS/MS質(zhì)譜分析功能。
　　論文中還給出了