CN103208411A - 一种电子轰击离子源机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子轰击离子源机构，包括进样组件、电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件，进样组件固定连接在电离室上，电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件依次设置。与现有技术相比，本发明能够对样品离子进行5000V的高压加速聚焦，该离子源利用极片聚焦系统实现离子源的光学聚焦，可以得到用于高分辨质谱的样品离子束。同时，该离子源可实现离子源狭缝的调节，对于不同分辨率和不同灵敏度的质谱分析条件下都适用。离子源光学系统依据经过精确计算和仿真分析的可靠数据。

Description

一种电子轰击离子源机构
技术领域
本发明涉及电子轰击离子源机构，尤其是涉及一种能提供5000V高压对样品离子进行加速聚焦的电子轰击离子源机构。
背景技术
在质谱仪器中影响仪器灵敏度的关键是离子源对样品离子的加速聚焦作用，而且对于磁场扇形质谱仪，离子源和接收器的狭缝大小也会影响到质谱仪器的灵敏度。电子轰击离子源是比较常见的用于磁分析仪器的离子源，它利用慢电子对样品进行轰击，使样品的分子(原子)失去电子成为正离子，或者得到电子成为负离子。对于质谱仪器，离子源对样品的离化效率，所形成的光学系统对样品离子的加速聚焦所形成的聚焦离子束，能否高效率的被质谱仪器所使用，是质谱仪器的关键问题。离子源的性能对于质谱仪器的灵敏度和分辨率起着至关重要的意义，提高离子源的性能对于其器性能的提高有着重要作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电子轰击离子源机构，通过对聚焦极片组件上施加不同的电压形成最高电压为5000V的离子光学系统，对样品进行离化加速聚焦，得到需要的离子束。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电子轰击离子源机构，包括进样组件、电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件，所述的进样组件固定连接在电离室上，所述的电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件依次设置：
进样组件：包括两根进样导管、设置在进样导管间的弹簧及将进样导管固定在电离室上的进样管固定片；
电离室：包括电离盒、推出极、阴极组件及电子接收机组件，所述的推出极安装在电离盒上，所述的阴极组件及电子接收机组件与进样组件连接；
聚焦极片组件：由依次排列设置的拉出极、屏蔽片、两块聚焦透镜、X聚焦极、Y聚焦极构成；
出口狭缝组件：包括出口狭缝片、出口狭缝座、狭缝固定座、限孔狭缝及总离子流接收极，所述的出口狭缝座套设在狭缝固定座外，所述的出口狭缝片及限孔狭缝分别设置在出口狭缝座的两侧表面，所述的总离子流接收极设置在出口狭缝座朝向聚焦极片组件的一侧表面。
所述的进样组件中设置有两根进样导管实现左右两路进样。
所述的进样组件联通在电离盒内，该电离盒内保持真空状态。
所述的聚焦极片组件对电离室中的样品离子进行加速聚焦形成离子束，聚焦极片组件采用了6组极片，形成多组可调节的电极，实现离子源光学系统的调节，调节方便可靠，效率高。聚焦极片组件对不同极片上分布不同电压，形成离子源的光学系统，对样品离子束加速聚焦形成用于质谱分析的离子束，同时极片上的电压可以通过控制系统调节实现所需的电压分布。
所述的离子束为具有5000V高压的飞行离子束。
所述的出口狭缝组件中控制狭缝的长度为10-15mm，狭缝的宽度可调节，对于不同分辨率的条件质谱分析都可以使用。
所述的狭缝的宽度调节宽度范围为0.01-0.3mm，优选0.2mm、0.1mm、0.05mm、0.03mm、0.015mm。
与现有技术相比，本发明能够对样品离子进行5000V的高压加速聚焦，该离子源利用极片聚焦系统实现离子源的光学聚焦，可以得到用于高分辨质谱的样品离子束。同时，该离子源可实现离子源狭缝的调节，对于不同分辨率和不同灵敏度的质谱分析条件下都适用。对离子源的光学系统进行精确地计算和仿真分析，为离子源的结构设计提供理论依据，得到可靠的数据，为仪器设计提供了指导作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为聚焦极片组件、电离室及进样组件处的主视结构示意图；
图3为聚焦极片组件、电离室及进样组件处的侧视结构示意图；
图4为图3中A-A截面示意图；
图5为出口狭缝组件的主视结构示意图；
图6为图5中A-A截面示意图；
图7为出口狭缝组件的后视结构示意图。
图中，
1为进样组件、11为第一进样导管、12为第二进样导管、13为弹簧、14为进样管固定片；
2为电离室、21为电离盒、22为推出极、23为离子源支撑杆组件、24为小磁铁组件、25为销子、26为磁棍组件、27为定位垫、28为阴极组件、29为电子接收机组件；
3为聚焦极片组件、31为Y聚焦极、32为X聚焦极、33为第一聚焦透镜、34为第二聚焦透镜、35为屏蔽片、36为拉出极；
4为出口狭缝组件、41为定位销、42为狭缝固定座、43为固定片、44为出口狭缝片、45为陶瓷垫圈、46为出口狭缝座、47为引线、48为限孔狭缝、49为总离子流接收极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种电子轰击离子源机构，其结构如图1所示，包括进样组件1、电离室2、聚焦极片组件3及出口狭缝组件4，进样组件1固定连接在电离室2上，电离室2、聚焦极片组件3及出口狭缝组件4依次设置。
进样组件1、电离室2、聚焦极片组件3的结构如图2-4所示，进样组件1包括第一进样导管11、第二进样导管12，设置在两根进样导管间的弹簧13及将进样导管固定在电离室2上的进样管固定片14。电离室2包括电离盒21、推出极22、离子源支撑杆组件23、小磁铁组件24、销子25、磁棍组件26、定位垫27、阴极组件28、电子接收机组件29。推出极22安装在电离盒21上，阴极组件28及电子接收机组件29与进样组件1连接。聚焦极片组件3由自电离室2向出口狭缝组件4依次排列设置的拉出极36、屏蔽片35、第二聚焦透镜34、第一聚焦透镜33、X聚焦极32、Y聚焦极31构成。出口狭缝组件4的结构如图5-7所示，包括定位销41、狭缝固定座42、固定片43、出口狭缝片44、陶瓷垫圈45、出口狭缝座46、引线47、限孔狭缝48、总离子流接收极49，出口狭缝座46套设在狭缝固定座42外，出口狭缝片44及限孔狭缝48分别设置在出口狭缝座46的两侧表面，总离子流接收极49设置在出口狭缝座46朝向聚焦极片组件3的一侧表面。
实验时，电离盒21通过离子源支撑杆组件23连接到离子源的端子法兰上，整个结构密闭于离子源壳体的真空内。通过进样系统组件进样，第一进样导管11和第二进样导管12进样；样品进入电离室2后进行电离，形成带电的样品离子，在推出极22的作用下推出电离室，进入聚焦极片组件进行加速聚焦。
聚焦极片组是整个系统的核心部件。聚焦极片组件包括：Y聚焦极31、X聚焦极32、第二聚焦透镜34、第一聚焦透镜33、屏蔽片35、拉出极36。样品离子通过极片组件的加速聚焦作用形成离子束。在聚焦极片组的作用下，得到具有5000V高压的飞行离子束，且具有较小的离子束径。
具有5000eV动能的飞行离子束最终要飞离聚焦极片组通过图2所示的出口狭缝组件。可调狭缝组件可以实现手动和自动调节，其狭缝规格为缝长度10-15mm，具有5个不同宽度的狭缝，宽度范围在0.01-0.3mm可调节，例如0.2mm、0.1mm、0.05mm、0.03mm、0.015mm。不同的缝宽对应着不同仪器分辨率和灵敏度要求。缝宽越小，仪器分辨率越高，相应的灵敏度会降低。
整个电子轰击离子源内部处于10-7到10-9pa的高真空状态，对于接口部分采用法兰密封，包括引线的端子法兰和进样系统的连接法兰，法兰密封出采用无氧紫铜垫片。
本发明所述的用于双聚焦磁质谱仪的电子轰击离子源，能够对样品离子进行5000V的高压加速聚焦，该离子源利用极片聚焦系统实现离子源的光学聚焦，可以得到用于高分辨质谱的样品离子束。同时，该离子源可实现离子源狭缝的调节，对于不同分辨率和不同灵敏度的质谱分析条件下都适用。离子源的结构设计具有可靠的理论依据和计算仿真的验证，为质谱仪器发展提供有用的信息。

Claims (8)

1.一种电子轰击离子源机构，其特征在于，该机构包括进样组件、电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件，所述的进样组件固定连接在电离室上，所述的电离室、聚焦极片组件及出口狭缝组件依次设置：
进样组件：包括两根进样导管、设置在进样导管间的弹簧及将进样导管固定在电离室上的进样管固定片；
电离室：包括电离盒、推出极、阴极组件及电子接收机组件，所述的推出极安装在电离盒上，所述的阴极组件及电子接收机组件与进样组件连接；
聚焦极片组件：由依次排列设置的拉出极、屏蔽片、两块聚焦透镜、X聚焦极、Y聚焦极构成；
出口狭缝组件：包括出口狭缝片、出口狭缝座、狭缝固定座、限孔狭缝及总离子流接收极，所述的出口狭缝座套设在狭缝固定座外，所述的出口狭缝片及限孔狭缝分别设置在出口狭缝座的两侧表面，所述的总离子流接收极设置在出口狭缝座朝向聚焦极片组件的一侧表面。
2.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的进样组件中设置有两根进样导管实现左右两路进样。
3.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的进样组件联通在电离盒内，该电离盒内保持真空状态。
4.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的聚焦极片组件对电离室中的样品离子进行加速聚焦形成离子束。
5.根据权利要求4所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的离子束为具有5000V高压的飞行离子束。
6.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的出口狭缝组件中控制狭缝的长度为10-15mm，狭缝的宽度可调节。
7.根据权利要求1所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的狭缝的宽度范围为0.01-0.3mm。
8.根据权利要求7所述的一种电子轰击离子源机构，其特征在于，所述的狭缝的宽度优选0.2mm、0.1mm、0.05mm、0.03mm、0.015mm。
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