CN103065921A - 一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪 - Google Patents

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Abstract

一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪包括离子源、加速器、反射器组、补偿反射器和探测器；离子源产生的离子经加速器加速后到达反射器组，在反射器组中多次反射后到达补偿反射器，经补偿反射器反射后被探测器检测。加速器采用双场加速，将空间中分散的离子在同一时刻聚焦到某个位置上；通过设置两个相对的等焦距无栅网反射器来实现离子的不限次的反射。本发明可应用于质谱分析。利用离子在相对的一组反射器内往复反射，同时利用无网反射器的自聚焦作用使离子不发散，从而极大的提高了飞行时间，进而提高仪器的灵敏度。

Description

一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪
技术领域
本发明属于质谱分析领域，具体涉及一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪。
背景技术
飞行时间质谱仪（Time of Flight Mass Spectrometer，TOF)是一种常用的质谱分析仪器。这种质谱仪主要由加速器、飞行管、微通道板探测器（MCP）构成。由离子源产生的离子经加速后进入无场的飞行管，并以恒定速度飞向MCP。离子质量越大，到达MCP所用时间越长，离子质量越小，到达MCP所用时间越短，根据这一原理，可以把不同质量的离子按质量-电荷比值（m/z）大小进行分离。
由于离子的初始位置不同会对飞行时间造成影响，所以目前的飞行时间质谱仪中普遍应用了双场加速技术。双场加速技术是通过特定参数的两个电场对离子进行加速，其效果是使初始位置不同的离子在某一时刻同时到达一个特定位置，实现了离子的“空间聚焦”。这个特定的位置，被成为空间焦点，空间焦点由加速器的尺寸与电压分布决定。
离子的质量不会影响焦点的位置，也就是说不同的离子焦点位置相同，只是飞行时间不同，这就是飞行时间质谱的基础。
由于特定电压配置的加速器其空间焦点距离固定，限制了进一部提高飞行时间。为了克服这个障碍，解决办法是在离子飞行过程中加入一个反射器，能量高的离子飞入的深，消耗的时间长，能量低的离子飞入的浅，消耗的时间短。反射器在结构上与加速器相同，也存在一个空间聚焦点。在焦点上的不同能量的离子，经过反射后会同时回到这个焦点位置，这就实现了离子的能量聚焦。
反射器的本质是在保证离子空间聚焦的前提下，提高了离子的飞行距离。飞行距离越长，不同质量的离子也就越容易被分开。所以陆续有双反射乃至三次反射的飞行时间质谱被开发出来。但是目前的多次反射飞行时间质谱随着反射次数的增加离子会不断分散，所以很难进一步提高反射次数；同时，传统的多次反射飞行时间质谱离子无法汇聚，所以无法分离离子做后续的利用，而这正是很多科研仪器中所需要的。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其利用离子在相对的一组反射器内往复反射，同时利用无网反射器的自聚焦作用使离子不发散，从而极大的提高了飞行时间，进而提高仪器的灵敏度。离子经过飞行时间分离后，仍然是汇聚的，可以进行下一步的测量，如串联另一质谱测量红外光解离谱、或测量光电子速度谱等。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，包括离子源（1）、加速器（2）、反射器组（3）、补偿反射器（4）及探测器（5）。离子由离子源产生后进入双场加速器，经发射器组持续反射后到达补偿反射器，经补偿反射器最终反射后到达探测器，实现检测过程。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述反射器组（3）为等焦距无栅网反射器组；该质谱仪通过等焦距无栅网反射器组来实现离子的不限次数的反射，通过多次反射提高飞行时间，进而提高仪器的分辨率。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述离子源（1）为电子轰击离子源、光电离离子源、电喷雾离子源中的一种。离子源（1）可以将固体、气体、液体样品离子化并送入加速器（2）；也可以将离子反应产物送入加速器的离子反应装置、离子光解离装置。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述加速器（2）采用双场加速，将空间中分散的离子在同一时刻聚焦到某个距离上。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述反射器组（3）由两个相对的反射器过程；两个反射器的空间焦距相等，并且尺寸与电压参数完全相同，两反射器相对放置，并且空间焦点重合。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述补偿反射器（4）的功能是将多次反射后的离子聚焦在探测器上；其轴线与“加速器-反射器组”的轴线成一小角度，离子在反射过程中转一个小角度，最终聚焦在探测器上。
本发明提供的多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，所述探测器（5）为将离子轰击转变成电信号的装置，例如微通道板、电子倍增器。
本发明的有益效果是：本发明可以无限的增加反射次数并使离子处在聚焦状态。反射器组不贴栅网，这样可以避免离子反复穿过时的损失。同时由于无栅网反射器的聚焦作用，离子在反射过程中不会被损耗，所以不会降低仪器的灵敏度。由于飞行时间的延长，分辨率可以被极大的提高，理论计算表明质谱的分辨率可以达到10000以上。而且在具备如此高的分辨率的同时，离子可以进一步聚焦到特定位置来进行下一步的试验，例如测量光电子速度谱等。
附图说明
图1是本发明一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪的结构示意图。图中（1）为离子源，（2）为加速器，（3）为反射器组，（4）为补偿反射器，（5）为探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪由离子源、双场加速器、正对的两个反射器构成的反射器组、MCP、探测器等构成。离子由离子源产生后进入双场加速器，开始时反射器1为无场状态。离子穿过反射器1后，开始施加电场。离子被反射器2反射后会再次被反射器1反射，只要反射器1与2上的电压持续施加，离子就会不断的反复的在1、2之间反射，使飞行时间不断增加。在具体操作中，反射器1与反射器2的空间焦点重合。在离子飞行了需要的时间后，将反射器2的电压调整为无场模式，将离子引出。后续的离子可以再次聚焦，进行其他的利用。
当反射器与加速器配合使用时，如果加速器的焦点与反射器的焦点不重合，则反射后的离子会被聚焦在反射器焦点的另一方，与反射器焦点的距离等于加速器焦点与反射器焦点的距离。这就允许我们实现这样的一种设计：两个相对的反射器构成一个反射器组。其中反射器组中两各反射器的空间聚焦点在同一点上，位于反射器组的中心。加速器的空间聚焦点根据实际的空间尺寸可以设定在反射器组中两反射器相对的空间中任何一个位置，在多次反射过程中离子会被交替的聚焦在以反射器焦点为中心对称、距离为加速器焦点与反射器焦点距离的连个点上。当经过足够多次反射后，撤掉反射器电压，离子射入补偿反射器。进而通过调整补偿反射器的参数来将离子最终聚焦在MCP探测器上。
本发明可以应用于质谱分析，利用离子在相对的一组反射器内往复反射，同时利用无网反射器的自聚焦作用使离子不发散，从而极大的提高了飞行时间，进而提高仪器的灵敏度。

Claims (10)

1.一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：该质谱仪包括离子源（1）、加速器（2）、反射器组（3）、补偿反射器（4）及探测器（5）；离子源产生的离子经加速器加速后到达反射器组，在反射器组中多次反射后到达补偿反射器，经补偿反射器反射后被探测器检测。
2.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述反射器组（3）为等焦距无栅网反射器组；该质谱仪通过等焦距无栅网反射器组来实现离子的不限次数的反射，通过多次反射提高飞行时间，进而提高仪器的分辨率。
3.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述离子源（1）为电子轰击离子源、光电离离子源、电喷雾离子源中的一种；离子源（1）将固体、气体、液体样品离子化并送入加速器（2）。
4.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述离子源（1）将离子反应产物送入加速器的离子反应装置、离子光解离装置。
5.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述加速器（2）采用双场加速，将空间中分散的离子在同一时刻聚焦到某个距离上。
6.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述反射器组（3）有两个相对的反射器过程；两个反射器的空间焦距相等，并且尺寸与电压参数完全相同，两反射器相对放置，并且空间焦点重合。
7.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述补偿反射器（4）的功能是将多次反射后的离子聚焦在探测器上；其轴线与“加速器-反射器组”的轴线成一小角度，离子在反射过程中转一个小角度，最终聚焦在探测器上。
8.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述探测器（5）为将离子轰击转变成电信号的装置。
9.按照权利要求8所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述探测器（5）为微通道板或电子倍增器。
10.按照权利要求1所述多次反射的高分辨飞行时间质谱仪，其特征在于：所述质谱仪分辨率可达10000以上。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014110697A1 (zh) * 2013-01-18 2014-07-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪
CN108037525A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 厦门大学 一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置
CN110739200A (zh) * 2018-07-20 2020-01-31 北京雪迪龙科技股份有限公司 一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201507363D0 (en) 2015-04-30 2015-06-17 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Multi-reflecting TOF mass spectrometer
GB201520134D0 (en) 2015-11-16 2015-12-30 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Imaging mass spectrometer
GB201520130D0 (en) 2015-11-16 2015-12-30 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Imaging mass spectrometer
GB201520540D0 (en) 2015-11-23 2016-01-06 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Improved ion mirror and ion-optical lens for imaging
GB201613988D0 (en) 2016-08-16 2016-09-28 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Mass analyser having extended flight path
GB2567794B (en) 2017-05-05 2023-03-08 Micromass Ltd Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers
GB2563571B (en) 2017-05-26 2023-05-24 Micromass Ltd Time of flight mass analyser with spatial focussing
WO2019030471A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov ION GUIDE INSIDE PULSED CONVERTERS
EP3662502A1 (en) 2017-08-06 2020-06-10 Micromass UK Limited Printed circuit ion mirror with compensation
WO2019030477A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov ACCELERATOR FOR MASS SPECTROMETERS WITH MULTIPASSES
WO2019030475A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov MASS SPECTROMETER WITH MULTIPASSAGE
EP3662501A1 (en) 2017-08-06 2020-06-10 Micromass UK Limited Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers
WO2019030476A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov INJECTION OF IONS IN MULTI-PASSAGE MASS SPECTROMETERS
US11049712B2 (en) 2017-08-06 2021-06-29 Micromass Uk Limited Fields for multi-reflecting TOF MS
GB201806507D0 (en) 2018-04-20 2018-06-06 Verenchikov Anatoly Gridless ion mirrors with smooth fields
GB201807626D0 (en) 2018-05-10 2018-06-27 Micromass Ltd Multi-reflecting time of flight mass analyser
GB201807605D0 (en) 2018-05-10 2018-06-27 Micromass Ltd Multi-reflecting time of flight mass analyser
GB201808530D0 (en) 2018-05-24 2018-07-11 Verenchikov Anatoly TOF MS detection system with improved dynamic range
GB201810573D0 (en) 2018-06-28 2018-08-15 Verenchikov Anatoly Multi-pass mass spectrometer with improved duty cycle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020586A (en) * 1995-08-10 2000-02-01 Analytica Of Branford, Inc. Ion storage time-of-flight mass spectrometer
CN2622854Y (zh) * 2003-05-20 2004-06-30 中国科学院安徽光学精密机械研究所 直线多次反射式飞行时间质谱仪
CN1853255A (zh) * 2003-06-21 2006-10-25 莱克公司 多反射飞行时间质谱仪及使用方法
CN101366097A (zh) * 2005-10-11 2009-02-11 莱克公司 具有正交加速的多次发射飞行时间质谱仪

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065921A (zh) * 2013-01-18 2013-04-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020586A (en) * 1995-08-10 2000-02-01 Analytica Of Branford, Inc. Ion storage time-of-flight mass spectrometer
CN2622854Y (zh) * 2003-05-20 2004-06-30 中国科学院安徽光学精密机械研究所 直线多次反射式飞行时间质谱仪
CN1853255A (zh) * 2003-06-21 2006-10-25 莱克公司 多反射飞行时间质谱仪及使用方法
CN101366097A (zh) * 2005-10-11 2009-02-11 莱克公司 具有正交加速的多次发射飞行时间质谱仪

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014110697A1 (zh) * 2013-01-18 2014-07-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种多次反射的高分辨飞行时间质谱仪
AU2013374169B2 (en) * 2013-01-18 2017-06-01 Xiamen KingNoahva Biotechnology Co., Ltd Multi-reflection high-resolution time of flight mass spectrometer
CN108037525A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 厦门大学 一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置
CN108037525B (zh) * 2017-11-29 2019-06-07 厦门大学 一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置
CN110739200A (zh) * 2018-07-20 2020-01-31 北京雪迪龙科技股份有限公司 一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法
CN110739200B (zh) * 2018-07-20 2022-04-29 北京雪迪龙科技股份有限公司 一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法

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AU2013374169B2 (en) 2017-06-01
AU2013374169A1 (en) 2015-01-15

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