CN107895684B - 离子源及质谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离子源，包括引出极板、第一绝缘件、第一接地板、第一套筒、离子聚焦模块、第二接地板、连接件、反射镜及偏转模块。引出极板通过第一绝缘件与第一接地板相连。第一套筒一端与第一接地板相连，第一套筒另一端与离子聚焦模块相连。所述第二接地板与离子聚焦模块之间具有间隔，第二接地板通过连接件与离子聚焦模块相连。反射镜设置在第二接地板上。偏转模块设置在第二接地板上。上述的离子源，由于引出极板、第一绝缘件、第一接地板、第一套筒、离子聚焦模块、反射镜及偏转模块均组装成一个整体，并非如传统的离子源是相互独立的设计，因此能够便于在质谱仪上进行组装更换操作。

Description

离子源及质谱仪

技术领域

本发明涉及检测仪器技术领域，特别是涉及一种离子源及质谱仪。

背景技术

质谱仪主要包括离子源、质量分析器与检测器。其中，离子源是用于利用极片和电系统的结合产生的电场将存在初始分散的离子加速、聚焦、偏转引入无场飞行区。质量分析器将不同质量的离子进行分离后依次送入到检测器中进行检测。传统的离子源的双场加速区、离子聚焦系统、离子偏转系统、光学引入系统等各个部件相互独立，组装更换困难。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种离子源及质谱仪，它能够便于组装更换。

其技术方案如下：一种离子源，包括：引出极板、第一绝缘件、第一接地板，所述引出极板通过所述第一绝缘件与所述第一接地板相连，所述引出极板设有引出孔，所述第一接地板设有与所述引出孔相应的第一通孔；第一套筒、离子聚焦模块，所述第一套筒一端与所述第一接地板相连，所述第一套筒另一端与所述离子聚焦模块相连，所述第一套筒的通孔与所述引出孔相应设置；第二接地板、连接件，所述第二接地板设有与所述引出孔相应的第二通孔，所述第二接地板与所述离子聚焦模块之间具有间隔，所述第二接地板通过所述连接件与所述离子聚焦模块相连；反射镜，所述反射镜设置在所述第二接地板上，所述反射镜用于将外部光路通过所述离子聚焦模块、所述第一套筒的通孔、所述第一通孔、所述引出孔反射至样品靶上；偏转模块，所述偏转模块设置在所述第二接地板上。

一种质谱仪，包括所述的离子源，还包括用于放置待测样品的样品靶，以及用于分析离子的质量分析器。

上述的离子源及质谱仪，装设至质谱仪上工作时，可以将外部激光、照明光路、成像光路通过反射镜引入至样品靶上；外部激光照射至样品靶上的样品时，会激发样品产生出带电离子；带电离子在加压的样品靶、引出极板产生的电场作用下，会加速飞行，并依次穿过引出孔、第一通孔、第一套筒的通孔、离子聚焦模块以及偏转模块，后进入到质量分析器中分析处理。照明光路能相应照亮样品靶上的样品，通过成像光路可以获取到样品靶上的样品的图像信息。由于引出极板、第一绝缘件、第一接地板、第一套筒、离子聚焦模块、反射镜及偏转模块均组装成一个整体，并非如传统的离子源是相互独立的设计，因此能够便于在质谱仪上进行组装更换操作。

进一步地，所述引出孔、所述第一通孔、所述第一套筒的通孔、所述第二通孔同轴设置，所述引出孔、所述第一通孔、所述第一套筒的通孔及所述第二通孔形成离子光路，所述反射镜的反射面与所述离子光路之间的夹角a为45度至50度。如此，相对于样品靶平行的入射激光通过反射镜反射，反射出的反射激光能够以与离子光路小于10度的夹角依次通过离子聚焦模块、第一套筒的通孔、第一通孔、引出孔射入至样品靶的样品上。也就是说，反射激光以近似垂直于样品靶的方向轰击样品靶上的样品。反射激光的入射角减小，这样激光激发样品电离出的离子的初始分散基本是沿着离子源中轴方向发射，进而能大大提高仪器分辨率与灵敏度。

进一步地，所述反射镜包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜用于将激光反射至所述样品靶上，所述第二反射镜用于将所述样品靶上的图像信息反射至图像撷取装置中。如此，第一反射镜、第二反射镜能分别用于反射激光光图像信息。

进一步地，所述连接件能够用于调节所述第二接地板远离或靠近所述离子聚焦模块。如此，对于不同型号尺寸的质谱仪，或质谱仪本身尺寸与理论尺寸有偏差时，可以根据质谱仪的入射激光的位置，通过连接件来相应调整第二接地板，连接件调节第二接地板相对于离子聚焦模块的距离后，能够相应改变反射镜的位置，从而能使得反射镜能够较好地接收并反射相对于样品靶平行入射的激光。

进一步地，所述连接件包括套管与螺杆；所述套管内侧壁设有与所述螺杆相配合的螺纹，所述套管设置在所述离子聚焦模块上；所述螺杆贯穿所述第二接地板，且所述螺杆与所述第二接地板可转动连接，所述螺杆插装至所述套管中。如此，转动螺杆，螺杆便相对于套管移动，相应带动第二接地板远离或靠近离子聚焦模块，这样能方便调整第二接地板与离子聚焦模块之间的距离。

进一步地，所述离子聚焦模块包括第一极板、第二极板、导电柱、第二绝缘件、第三绝缘件、第三接地板及第四接地板；所述第一极板通过所述导电柱与所述第二极板相连，所述第一极板通过所述第二绝缘件与所述第三接地板相连，所述第一极板具有与所述引出孔相应的第三通孔；所述第三接地板设有与所述引出孔相应的第四通孔，所述第三接地板与所述第一套筒相连；所述第二极板通过所述第三绝缘件与所述第四接地板相连，所述第二极板设有与所述引出孔相应的第五通孔；所述第四接地板设有与所述引出孔相应的第六通孔，所述第四接地板与所述连接件相连。如此，对第一极板、第二极板施加相同的可调电压，第三接地板、第四接地板均接地，从而第一极板、第二极板、第三接地板及第四接地板相当于离子聚焦透镜，能够对引出极板引出的离子进行聚焦收拢，能防止离子扩散开，聚焦性能较好。

进一步地，所述第二接地板侧部具有凸耳，所述凸耳用于电性连接至质谱仪外筒的内侧壁；所述连接件为导电件，所述第一套筒为导电套筒，第四接地板通过导线与所述第三接地板或第一接地板电性连接。如此，第二接地板通过电性接触外筒内侧壁实现接地。第二接地板通过连接件电性连接至第四接地板、第三接地板、第一接地板，相应地实现了第四接地板、第三接地板、第一接地板接地设置。

进一步地，所述的离子源还包括第二套筒与第三套筒；所述第二套筒设置在所述离子聚焦模块端面上，所述第二套筒的通孔与所述引出孔相应设置，所述第二套筒端面与所述第二接地板间隔设置；所述第三套筒设置所述第二接地板上，且所述第三套筒套设在所述偏转模块外部。如此，第二套筒和第三套筒均能够避免离子源传输离子时受到外围电场的干扰。第三套筒还能对偏转模块起到保护作用。

进一步地，所述引出孔为锥型孔，所述锥型孔的孔径在远离所述样品靶的方向上逐渐变大。如此，能够便于离子聚焦传输，并能增加引出极板与样品靶之间的距离。

附图说明

图1为本发明实施例所述离子源的轴向截面图。

附图标记：

100、引出极板，101、引出孔，110、第一绝缘件，120、第一接地板，121、第一通孔，130、第一套筒，140、离子聚焦模块，141、第一极板，1411、第三通孔，142、第二极板，1421、第五通孔，143、导电柱，144、第二绝缘件，145、第三绝缘件，146、第三接地板，1461、第四通孔，147、第四接地板，1471、第六通孔，150、第二接地板，151、第二通孔，152、凸耳，160、连接件，161、套管，162、螺杆，170、反射镜，180、偏转模块，181、偏转板，200、样品靶。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，如图1所示，一种离子源，包括引出极板100、第一绝缘件110、第一接地板120、第一套筒130、离子聚焦模块140、第二接地板150、连接件160、反射镜170及偏转模块180。所述引出极板100通过所述第一绝缘件110与所述第一接地板120相连，所述引出极板100设有引出孔101。所述第一接地板120设有与所述引出孔101相应的第一通孔121。所述第一套筒130一端与所述第一接地板120相连，所述第一套筒130另一端与所述离子聚焦模块140相连，所述第一套筒130的通孔与所述引出孔101相应设置。所述第二接地板150设有与所述引出孔101相应的第二通孔151，所述第二接地板150与所述离子聚焦模块140之间具有间隔，所述第二接地板150通过所述连接件160与所述离子聚焦模块140相连。所述反射镜170设置在所述第二接地板150上，所述反射镜170用于将外部光路通过所述离子聚焦模块140、所述第一套筒130的通孔、所述第一通孔121、所述引出孔101反射至样品靶200上。所述偏转模块180设置在所述第二接地板150上。

上述的离子源，装设至质谱仪上工作时，可以将外部激光、照明光路、成像光路通过反射镜170引入至样品靶200上；外部激光照射至样品靶200上的样品时，会激发样品产生出带电离子；带电离子在加压的样品靶200、引出极板100产生的电场作用下，会加速飞行，并依次穿过引出孔101、第一通孔121、第一套筒130的通孔、离子聚焦模块140以及偏转模块180，后进入到质量分析器中分析处理。照明光路能相应照亮样品靶200上的样品，通过成像光路可以获取到样品靶200上的样品的图像信息。由于引出极板100、第一绝缘件110、第一接地板120、第一套筒130、离子聚焦模块140、反射镜170及偏转模块180均组装成一个整体，并非如传统的离子源是相互独立的设计，因此能够便于在质谱仪上进行组装更换操作。

此外，进一步地，所述引出孔101、所述第一通孔121、所述第一套筒130的通孔、所述第二通孔151同轴设置，所述引出孔101、所述第一通孔121、所述第一套筒130的通孔及所述第二通孔151形成离子光路。所述反射镜170的反射面与所述离子光路之间的夹角a为45度至50度。如此，相对于样品靶200平行的入射激光通过反射镜170反射，反射出的反射激光能够以与离子光路小于5度的夹角依次通过离子聚焦模块140、第一套筒130的通孔、第一通孔121、引出孔101射入至样品靶200的样品上。也就是说，反射激光以近似垂直于样品靶200的方向轰击样品靶200上的样品。反射激光的入射角减小，这样激光激发样品电离出的离子的初始分散基本是沿着离子源中轴方向发射，进而能大大提高仪器分辨率与灵敏度。

进一步地，所述反射镜170包括第一反射镜与第二反射镜。所述第一反射镜用于将激光反射至所述样品靶200上，所述第二反射镜用于将所述样品靶200上的图像信息反射至图像撷取装置中。如此，第一反射镜、第二反射镜能分别用于反射激光图像信息。具体地，反射镜170还包括用于反射照明光路的第三反射镜。

在另一个实施例中，照明光路也可以以与样品靶200小于15度的夹角直接照射至样品靶200上的样品上。在另一个实施例中，激光、图像信息及照明光路也可以通过同一个反射镜170反射至样品靶200上。

在一个实施例中，所述连接件160能够用于调节所述第二接地板150远离或靠近所述离子聚焦模块140。如此，对于不同型号尺寸的质谱仪，或质谱仪本身尺寸与理论尺寸有偏差时，可以根据质谱仪的入射激光的位置，通过连接件160来相应调整第二接地板150，连接件160调节第二接地板150相对于离子聚焦模块140的距离后，能够相应改变反射镜170的位置，从而能使得反射镜170能够较好地接收并反射相对于样品靶200平行入射的激光。

具体地，所述连接件160包括套管161与螺杆162。所述套管161内侧壁设有与所述螺杆162相配合的螺纹，所述套管161设置在所述离子聚焦模块140上。所述螺杆162贯穿所述第二接地板150，且所述螺杆162与所述第二接地板150可转动连接，所述螺杆162插装至所述套管161中。如此，转动螺杆162，螺杆162便相对于套管161移动，相应带动第二接地板150远离或靠近离子聚焦模块140，这样能方便调整第二接地板150与离子聚焦模块140之间的距离。具体地，第二接地板150可以通过两个或以上连接件160与离子聚焦模块140相连，能使得第二接地板150与离子聚焦模块140之间连接稳固。

此外，在另一个实施例中，连接件160可以是螺杆与限位螺母。螺杆固定设置在离子聚焦模块140上，螺杆贯穿第二接地板150。第二接地板150能够沿着螺杆移动，限位螺母设置在所述螺杆上、并与第二接地板150抵触。调节螺杆上的限位螺母的位置，便能改变第二接地板150在螺杆上的位置。

在另一个实施例中，连接件160可以是安装板与安装件，安装板设置在离子聚焦模块140上，安装板具有多个安装孔。安装件设置在离子聚焦模块140上，安装件能够装设至其中一个安装孔中。安装件装设至不同的安装孔中时，第二接地板150与离子聚焦模块140的距离不同。如此，根据入射激光的位置，可以选择位置适合的安装孔来装设将安装件。

进一步地，所述离子聚焦模块140包括第一极板141、第二极板142、导电柱143、第二绝缘件144、第三绝缘件145、第三接地板146及第四接地板147。所述第一极板141通过所述导电柱143与所述第二极板142相连，所述第一极板141通过所述第二绝缘件144与所述第三接地板146相连，所述第一极板141具有与所述引出孔101相应的第三通孔1411。所述第三接地板146设有与所述引出孔101相应的第四通孔1461，所述第三接地板146与所述第一套筒130相连。所述第二极板142通过所述第三绝缘件145与所述第四接地板147相连，所述第二极板142设有与所述引出孔101相应的第五通孔1421。所述第四接地板147设有与所述引出孔101相应的第六通孔1471，所述第四接地板147与所述连接件160相连。如此，对第一极板141、第二极板142施加相同的可调电压，第三接地板146、第四接地板147均接地，从而第一极板141、第二极板142、第三接地板146及第四接地板147相当于离子聚焦透镜，能够对引出极板100引出的离子进行聚焦收拢，能防止离子扩散开，聚焦性能较好。在另一个实施例中，离子聚焦模块140也可以是单透镜结构或圆筒结构。

在一个实施例中，所述第二接地板150侧部具有凸耳152。所述凸耳152用于电性连接至质谱仪外筒的内侧壁。如此，第二接地板150通过电性接触外筒内侧壁实现接地。此外，所述连接件160为导电件，所述第一套筒130为导电套筒，第四接地板147通过导线与所述第三接地板146或第一接地板120电性连接。第二接地板150通过连接件160电性连接至第四接地板147、第三接地板146、第一接地板120，相应地实现了第四接地板147、第三接地板146、第一接地板120接地设置。

在一个实施例中，所述的离子源还包括第二套筒与第三套筒。所述第二套筒设置在所述离子聚焦模块140端面上，所述第二套筒的通孔与所述引出孔101相应设置，所述第二套筒端面与所述第二接地板150间隔设置。所述第三套筒设置所述第二接地板150上，且所述第三套筒套设在所述偏转模块180外部。如此，第二套筒和第三套筒均能够避免离子151受到外围电场的干扰。第三套筒还能对偏转模块180起到保护作用。具体地，偏转模块180包括相对设置的两块偏转板181。在其中一块偏转板181上施加电压，便可以实现离子的偏转。

在一个实施例中，所述引出孔101为锥型孔，所述锥型孔的孔径在远离所述样品靶200的方向上逐渐变大。如此，能够便于离子聚焦传输，并能增加引出极板100与样品靶200之间的距离。

一种质谱仪，包括所述的离子源，还包括用于放置待测样品的样品靶200，以及用于分析离子的质量分析器。上述的质谱仪包括了所述的离子源，其技术效果由离子源带来，不进行赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种离子源，其特征在于，包括：

引出极板、第一绝缘件、第一接地板，所述引出极板通过所述第一绝缘件与所述第一接地板相连，所述引出极板设有引出孔，所述第一接地板设有与所述引出孔相应的第一通孔；

第一套筒、离子聚焦模块，所述第一套筒为导电套筒，所述第一套筒一端与所述第一接地板相连，所述第一套筒另一端与所述离子聚焦模块相连，所述第一套筒的通孔与所述引出孔相应设置；

第二接地板、连接件，所述第二接地板设有与所述引出孔相应的第二通孔，所述第二接地板与所述离子聚焦模块之间具有间隔，所述第二接地板通过所述连接件与所述离子聚焦模块相连；所述连接件能够用于调节所述第二接地板远离或靠近所述离子聚焦模块；所述第二接地板侧部具有凸耳，所述凸耳用于电性连接至质谱仪外筒的内侧壁；所述连接件为导电件；

反射镜，所述反射镜设置在所述第二接地板上，所述反射镜用于将外部光路通过所述离子聚焦模块、所述第一套筒的通孔、所述第一通孔、所述引出孔反射至样品靶上；

偏转模块，所述偏转模块设置在所述第二接地板上；

其中，所述离子聚焦模块包括第一极板、第二极板、导电柱、第二绝缘件、第三绝缘件、第三接地板及第四接地板；所述第一极板通过所述导电柱与所述第二极板相连，所述第一极板通过所述第二绝缘件与所述第三接地板相连，所述第一极板具有与所述引出孔相应的第三通孔；所述第三接地板设有与所述引出孔相应的第四通孔，所述第三接地板与所述第一套筒相连；所述第二极板通过所述第三绝缘件与所述第四接地板相连，所述第二极板设有与所述引出孔相应的第五通孔；所述第四接地板设有与所述引出孔相应的第六通孔，所述第四接地板与所述连接件相连。

2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述引出孔、所述第一通孔、所述第一套筒的通孔、所述第二通孔同轴设置，所述引出孔、所述第一通孔、所述第一套筒的通孔及所述第二通孔形成离子光路，所述反射镜的反射面与所述离子光路之间的夹角a为45度至50度。

3.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述反射镜包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜用于将激光反射至所述样品靶上，所述第二反射镜用于将所述样品靶上的图像信息反射至图像撷取装置中。

4.根据权利要求3所述的离子源，其特征在于，所述反射镜还包括用于反射照明光路的第三反射镜。

5.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述连接件包括套管与螺杆；所述套管内侧壁设有与所述螺杆相配合的螺纹，所述套管设置在所述离子聚焦模块上；所述螺杆贯穿所述第二接地板，且所述螺杆与所述第二接地板可转动连接，所述螺杆插装至所述套管中。

6.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述第四接地板通过导线与第一接地板电性连接。

7.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述第四接地板通过导线与所述第三接地板电性连接。

8.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，还包括第二套筒与第三套筒；所述第二套筒设置在所述离子聚焦模块端面上，所述第二套筒的通孔与所述引出孔相应设置，所述第二套筒端面与所述第二接地板间隔设置；所述第三套筒设置所述第二接地板上，且所述第三套筒套设在所述偏转模块外部。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的离子源，其特征在于，所述引出孔为锥型孔，所述锥型孔的孔径在远离所述样品靶的方向上逐渐变大。

10.一种质谱仪，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的离子源，还包括用于放置待测样品的样品靶，以及用于分析离子的质量分析器。