線性離子阱質譜儀的設計與性能探究.pdf

1、質譜儀作為現(xiàn)代分析儀器的代表，其應用領域隨著時代的進步而不斷擴展，已經(jīng)涉及到醫(yī)學、地質、化學、環(huán)境生物分析和載人航天等眾多領域。質量分析器是質譜儀的核心部件，決定質譜儀的分析性能。線性離子阱是質量分析器的一種，具有較高的離子捕獲效率和離子存儲效率。然而傳統(tǒng)線性離子阱的雙曲面結構對加工和裝配的精度要求過高，使得對其電極結構簡化的研究工作成為研究領域的熱點。因此誕生了較多簡化電極結構的線性離子阱，如矩形離子阱、三角形電極線性離子阱等。但是由

2、于電極的簡化，其內(nèi)部電場中存在較多的高階電場成分，使其分析性能如質量分辨率等受到較為嚴重的影響。
　　本文提出了制造結構簡單且具有較優(yōu)分辨率線性離子阱的設計方案，研發(fā)了線性離子阱質譜儀平臺并全面測試其分析性能。具體內(nèi)容如下:
　　(1)本文設想將易于加工的圓弧形電極結構代替原來的雙曲面結構去構建線性離子阱，并通過理論分析來驗證這個方案的可行性。理論研究的具體方法為:利用計算機軟件SIMION對半圓弧形電極線性離子阱進行建模，

3、采用模擬軟件AXSIM分析離子運動軌跡并生成模擬質譜峰。模擬研究結果表明:半圓弧形電極線性離子阱的理論分析性能較優(yōu)，掃描速率為1500Th/s時，質量分辨率可達到2858，證實了采用圓弧形電極構建性能優(yōu)良的線性離子阱方案的可行性。
　　(2)搭建了電噴霧電離源—半圓弧形電極線性離子阱質譜儀(ESI-HreLIT)實驗平臺以驗證半圓弧形電極線性離子阱的分析性能。設計并搭建了整個儀器系統(tǒng)，完成了半圓弧形電極線性離子阱(HreLIT)的

4、結構設計、加工及裝配，三級真空系統(tǒng)的建立、電噴霧電離源的設計與制作、離子導引系統(tǒng)的建立與電路系統(tǒng)的搭建等。
　　(3)在離子徑向出射模式下，通過改變質量掃描速率，測試質量分析范圍以及進行多級質譜分析，分析并評估ESI-HreLIT質譜系統(tǒng)的各項性能指標。實驗結果表明:ESI-HreLIT質譜儀可檢測的質量范圍超過2800Th，最高質量分辨率可達4350，并可以成功進行三級串聯(lián)質譜分析，一級CID效率可達78％，二級CID效率可達5

5、9％。
　　(4)在離子軸向出射模式下，測試并評估ESI-HreLIT質譜系統(tǒng)的分析性能，同時探究了電壓配置參數(shù)，如后端蓋電壓、共振激發(fā)頻率和質量掃描速率等對軸向出射效率的影響。實驗結果表明:ESI-HreLIT質譜儀成功地完成了離子軸向出射，且分辨率與徑向出射模式下的基本相同，并根據(jù)實驗結果總結了電壓配置參數(shù)對軸向出射效率的影響規(guī)律。
　　研究結果最終表明:本文設計的新型線性離子阱HreLIT結構簡單，在徑向出射模式和軸向