CN101923068A - 一种小型磁偏转质谱计磁分析器 - Google Patents

一种小型磁偏转质谱计磁分析器 Download PDF

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郭美如
李得天
赵以德
肖玉华
郭文瑾
王亮
岳瑞
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Abstract

本发明涉及一种小型磁偏转质谱计磁分析器，包括磁铁、轭铁、极靴和飞行管道；轭铁和极靴均采用软磁性材料，轭铁包括上壁、下壁和外壁，其上壁和下壁为缺口扇形，外壁连接上壁和下壁的弧形边缘，以减小边缘磁场效应；轭铁上壁、下壁的内表面分别粘接一块磁铁，磁铁设置有和上壁、下壁同样的缺口；磁铁的另一面粘接于与磁铁形状相同的极靴上，以提高空气间隙中的磁场均匀度；轭铁、磁铁连同极靴套装于飞行管道外部；飞行管道设有离子偏转半径为90°的两个离子出口。本发明由于采用双通道90°扇形磁分析器，因而极大减小了质谱计的质量与功耗，同时在很大程度上减小了由加速电压大幅度变化引起的质量歧视。

Description

一种小型磁偏转质谱计磁分析器
技术领域
本发明涉及一种小型磁偏转质谱计磁分析器，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
磁偏转质谱计主要由离子源、磁分析器、离子接收器和电测系统组成。现有的磁偏转质谱计普遍存在的缺点为功耗高、体积大、质量重，因此不适合便携式气体成分检测以及空间环境的探测。
为满足小型磁偏转质谱计小型化的需求，其磁分析器也需要相应的小型化。而当前磁偏转质谱计的磁分析器普遍体积大、质量重，如果减小磁体体积和重量又会极大地影响磁场的强度，从而削弱其分析性能。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有的技术不足之处，提供一种质量轻、体积小、分析性能高的双通道90°扇形磁分析器。
本发明提供了一种小型磁偏转质谱计磁分析器，包括磁铁、轭铁、极靴和飞行管道；轭铁和极靴均采用软磁性材料，轭铁包括上壁、下壁和外壁，其上壁和下壁为缺口扇形，外壁连接上壁和下壁的弧形边缘，以减小边缘磁场效应；轭铁上壁、下壁的内表面分别粘接一块磁铁，磁铁设置有和上壁、下壁同样的缺口；磁铁的另一面粘接于与磁铁形状相同的极靴上，以提高空气间隙中的磁场均匀度；轭铁、磁铁连同极靴套装于飞行管道外部；飞行管道设有离子偏转半径为90°的两个离子出口。
本发明的工作原理为：当离子在垂直于磁场的平面运动时，不同质荷比的离子有不同的偏转半径，从而实现不同质量离子的分离。
有益效果
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用双通道90°扇形磁分析器，因而极大减小了质谱计的质量与功耗，同时在很大程度上减小了由加速电压大幅度变化引起的质量歧视。
附图说明
图1为一个根据本发明实现的小型磁偏转质谱计磁分析器结构示意图。
图2为本发明的扇形磁分析器的离子光学系统示意图。
其中，1为磁铁，2为轭铁，3为极靴，4为飞行管道，5为离子入口，6为离子出口一，7为离子出口二。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的优选实施方式。
图1为一个根据本发明实现的小型磁偏转质谱计磁分析器，包括磁铁1、轭铁2、极靴3和飞行管道4；轭铁2和极靴3均采用软磁性材料，轭铁2包括上壁、下壁和外壁，其上壁和下壁为缺口扇形，外壁连接上壁和下壁的弧形边缘，以防止漏磁；轭铁上壁、下壁的内表面分别粘接一块磁铁1，磁铁设置有和上壁、下壁同样的缺口；磁铁的另一面粘接于与磁铁形状相同的极靴上，以提高空气间隙中的磁场均匀度；轭铁2、磁铁1连同极靴3套装于飞行管道4外部；飞行管道4设有离子偏转半径为90°的两个离子出口6、7。
飞行管道4设有离子偏转半径为90°的两个离子出口，这有助于减小由加速电压大幅度变化而引起的质量歧视。
飞行管道4采用非磁性不锈钢制成，其缝隙处采用氩弧焊来确保密封性。
该磁分析器的轭铁2采用一块软磁性材料，通过内部掏空一体成型，以提高磁性能的利用率。
该磁分析器在离子出口二7一端的轭铁2其上壁、下壁的外角加工为圆角形状，以减小边缘磁场效应，提高检测的灵敏度。
该磁分析器类似于一个离子光学透镜，其采用永久磁铁产生扇形均匀磁场，利用双通道分别测量不同质量数的离子。对于直射情况，如图2所示，离子源主狭缝到磁铁的距离(物距)，即为入口距gm；磁铁到出口缝的距离(像距)，即为出口距fm。其中磁分析器偏转角Φm1和Φm2都为90°，如图2所示。
该磁分析器的结构采用离子光学系统优化设计方法进行设计，在保证分析性能的同时大大减小了磁分析器的质量和体积。
该磁分析器的工作原理是：
当带电离子从距磁分析器入口距为gm的距离入射，进入磁分析器，当离子在垂直于磁场的平面运动时，不同质荷比的离子有不同的偏转半径，其中质量数较小的离子从偏转半径较小的通道检测，最终在距离出口距离为fm1的位置聚焦，而质量数较大的离子从偏转半径较大的通道检测，最终在距离出口距离为fm2的位置聚焦。

Claims (4)

1.一种小型磁偏转质谱计磁分析器，包括磁铁(1)、轭铁(2)、极靴(3)和飞行管道(4)；轭铁(2)和极靴(3)均采用软磁性材料，轭铁(2)包括上壁、下壁和外壁，其上壁和下壁为缺口扇形，外壁连接上壁和下壁的弧形边缘，以防止漏磁；轭铁上壁、下壁的内表面分别粘接一块磁铁(1)，磁铁设置有和上壁、下壁同样的缺口；磁铁的另一面粘接于与磁铁形状相同的极靴上，以提高空气间隙中的磁场均匀度；轭铁(2)、磁铁(1)连同极靴(3)套装于飞行管道(4)外部；飞行管道(4)设有离子偏转半径为90°的两个离子出口(6、7)。
2.根据权利要求1所述的一种小型磁偏转质谱计磁分析器，其特征在于，所述的轭铁(2)采用一块软磁性材料，通过内部掏空一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种小型磁偏转质谱计磁分析器，其特征在于，所述磁分析器在离子出口二(7)一端的轭铁(2)其上壁、下壁的外角加工为圆角形状。
4.根据权利要求1所述的一种小型磁偏转质谱计磁分析器，其特征在于，所述的飞行管道(4)采用非磁性不锈钢制成，其缝隙处采用氩弧焊来确保密封性。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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