CN111554560A - 一种新型离子引出及加速聚焦装置 - Google Patents

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CN111554560A CN202010443901.3A CN202010443901A CN111554560A CN 111554560 A CN111554560 A CN 111554560A CN 202010443901 A CN202010443901 A CN 202010443901A CN 111554560 A CN111554560 A CN 111554560A
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程平
张计杨
谢春光
刘吉星
徐丽
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Abstract

本发明公开了一种新型离子引出及加速聚焦装置，包括离子调制区和离子加速区，离子调制区包括正脉冲极片、负脉冲极片及地极片，且正脉冲极片接正脉冲电源，负脉冲极片接负脉冲电源，地极片直接接地，地极片的中心开孔，离子调制区中地极片的孔径小于加速聚焦极片的孔径。本新型离子引出及加速聚焦装置，具有结构简单，可有效减少由于正负脉冲引起的发散离子进入加速聚焦区导致仪器性能下降，可大大减少由于加速聚焦极片间边界效应而引起的电场弯曲，有效提高离子的聚焦效果和通过率，进而可提高仪器的分辨率和灵敏度。

Description

一种新型离子引出及加速聚焦装置
技术领域
本发明涉及离子引出及加速聚焦技术领域，具体为一种新型离子引出及加速聚焦装置。
背景技术
垂直引入飞行时间质谱仪由离子调制区、加速区、无场区、反射器及检测器组成，其中离子调制区和加速区对仪器的性能(分辨率和灵敏度)具有直接的决定作用。传统的设计方式没有对这个两个区域进行优化处理，导致离子的引出效率低下，聚焦效果不佳，最终导致仪器整体性能下降，特别是仪器分辨率和灵敏度，基于此，提出一种新型离子引出及加速聚焦装置。
发明内容
本发明的目的在于提一种新型离子引出及加速聚焦装置，结构简单，提高了离子的聚焦效果和通过率，进而可提高仪器的分辨率和灵敏度，解决了现有技术中离子的引出效率低下，聚焦效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型离子引出及加速聚焦装置，包括离子调制区和离子加速区，所述离子调制区包括正脉冲极片、负脉冲极片及地极片，且正脉冲极片接正脉冲电源，负脉冲极片接负脉冲电源，地极片直接接地；所述离子加速区包括若干加速聚焦极片，若干所述的加速聚焦极片并接有电阻，各个加速聚焦极片之间的安装间隔相等。
优选的，所述正脉冲极片与负脉冲极片距离地极片的距离相等，地极片的内径要小于加速聚焦极片的内径。
优选的，所述离子调制区中地极片具有相对加速聚焦极片内径小的孔径。
优选的，若干所述的加速聚焦极片呈圆形设计，加速聚焦极片内径大于检测器内径，且加速聚焦极片边沿凸起具有一定角度，呈锥形设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本新型离子引出及加速聚焦装置，具有结构简单，可有效减少由于正负脉冲引起的发散离子进入加速聚焦区导致仪器性能下降，可大大减少由于加速聚焦极片间边界效应而引起的电场弯曲，有效提高离子的聚焦效果和通过率，进而可提高仪器的分辨率和灵敏度。
附图说明
图1为本发明的离子引出及加速聚焦装置结构及离子运动轨迹示意图。
图中：1、离子调制区；11、正脉冲极片；12、负脉冲极片；13、地极片；2、离子加速区；21、加速聚焦极片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种新型离子引出及加速聚焦装置，包括离子调制区1和离子加速区2，离子调制区1包括正脉冲极片11、负脉冲极片12及地极片13，且正脉冲极片11接正脉冲电源，负脉冲极片12接负脉冲电源，地极片13直接接地，地极片13的中心开孔，离子调制区1中地极片13的孔径小于加速聚焦极片21的孔径；离子加速区2包括若干加速聚焦极片21，若干的加速聚焦极片21并接有电阻，各个加速聚焦极片21之间的安装间隔相等。
其中：正脉冲极片11与负脉冲极片12距离地极片13的距离相等，地极片13的内径要小于加速聚焦极片21的内径，正脉冲极片11采用不锈钢材料制作，并且表面镀金，防止由于表面不平整导致电场不均匀；地极片13采用不锈钢材料制作，地极片13的内径要等于或小于检测器的内径，防止由于脉冲引起的分散离子进入到离子加速区2。
其中：加速聚焦极片21呈圆形设计，加速聚焦极片21内径大于检测器内径，且加速聚焦极片21边沿凸起具有一定角度，呈锥形设计，便于加速聚焦极片21间进行耦合，降低电场边界效应，对引入过来的离子进行加速聚焦，且受加速聚焦区边界电场弯曲的影响较小，大大提高了仪器的分辨率和灵敏度，加速聚焦极片21的间隔采用绝缘度较好的陶瓷垫
该新型离子引出及加速聚焦装置，通过在离子调制区1对地极片13内径大小进行优化，不仅可以优化正负脉冲形成均匀电场，还可以防止由于正负脉冲引起的发散离子进入加速聚焦区，从而可以提高仪器的分辨率；通过优化离子加速区2的加速聚焦极片21的形状来减小加速聚焦极片21间形成的电场边界效应，进而增加了离子加速区2中加速聚焦极片21间的电场均匀性，同时达到了对离子束更好的聚焦效果，也减少了无法聚焦的离子而导致的离子损失；整体大大减少由于正负脉冲边沿引起的离子发散，同时也大大减小了离子加速区2中加速聚焦极片21间的电场边界效应，从而提高仪器整体性能指标。
综上所述：本新型离子引出及加速聚焦装置，具有结构简单，可有效减少由于正负脉冲引起的发散离子进入加速聚焦区导致仪器性能下降，可大大减少由于加速聚焦极片21间边界效应而引起的电场弯曲，有效提高离子的聚焦效果和通过率，进而可提高仪器的分辨率和灵敏度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种新型离子引出及加速聚焦装置，包括离子调制区(1)和离子加速区(2)，其特征在于：所述离子调制区(1)包括正脉冲极片(11)、负脉冲极片(12)及地极片(13)，且正脉冲极片(11)接正脉冲电源，负脉冲极片(12)接负脉冲电源，地极片(13)直接接地；所述离子加速区(2)包括若干加速聚焦极片(21)，若干所述的加速聚焦极片(21)并接有电阻，各个加速聚焦极片(21)之间的安装间隔相等。
2.根据权利要求1所述的一种新型离子引出及加速聚焦装置，其特征在于：所述正脉冲极片(11)与负脉冲极片(12)距离地极片(13)的距离相等，地极片(13)的内径要小于加速聚焦极片(21)的内径。
3.根据权利要求1所述的一种新型离子引出及加速聚焦装置，其特征在于：所述离子调制区(1)中地极片(13)具有相对加速聚焦极片(21)内径小的孔径。
4.根据权利要求1所述的一种新型离子引出及加速聚焦装置，其特征在于：若干所述的加速聚焦极片(21)呈圆形设计，加速聚焦极片(21)内径大于检测器内径，且加速聚焦极片(21)边沿凸起具有一定角度，呈锥形设计。
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刘吉星: "等离子体射流辅助离子化源的研制及其与飞行时间质谱仪的联用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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