CN114093744A - 用于质谱检测的检测机构及线性反射一体化质谱仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于质谱检测的检测机构及线性反射一体化质谱仪器。该用于质谱检测的检测机构包括第一反射单元、第二反射单元、移动单元以及离子检测器；离子检测器设置在移动单元上，移动单元能够在预定范围内往复运动，移动单元往复运动的区域形成长条形的检测区，检测区包括第一离子检测工位以及第二离子检测工位，当离子检测器位于第一离子检测工位时能够直接接收离子激发单元激发的离子；第一反射单元与第二反射单元相对设置，第二反射单元与第二离子检测工位对应，第一反射单元用于接收离子激发单元激发的离子并将该离子反射至第二反射单元，第二反射单元用于将接收到的离子反射至第二离子检测工位。该用于质谱检测的检测机构成本低、分辨率高。
Description
技术领域
本发明涉及质谱检测领域，特别是涉及一种用于质谱检测的检测机构及线性反射一体化质谱仪器。
背景技术
自1946年W.E.Stephens提出以离子的飞行时间进行离子的质荷比检测开始，飞行时间质谱(Time-of-flight Mass Spectrometer,TOF MS)凭其简单的结构和较高的灵敏度受到广泛关注。飞行时间质谱现已成为广泛使用的质谱仪。TOF MS主要分为直线式飞行时间质谱和反射式飞行时间质谱。其中，直线式飞行时间质谱常用于检测大质量数离子，可分析的质量数高到上百万乃至上千万，具有高灵敏度；反射式飞行时间质谱常用于分析小质量数，具有高的分辨率和质量精度。目前常用的飞行时间质谱仪器通常采用两个离子检测器将直线式和反射式两种模式结合在一起，根据分析需求的不一致，在分析的时候进行电路的切换，更换成不一样的模式。但是，传统的飞行时间质谱仪器存在如下问题：1、飞行时间质谱仪器采用两个离子离子检测器，增加了设计成本和仪器安装、调试复杂度；2、飞行时间质谱仪器的反射式采用单次反射，单次反射的离子飞行距离较短，导致仪器分辨率低。
发明内容
基于此，有必要针对提供一种设备成本低、仪器分辨率高的用于质谱检测的检测机构及线性反射一体化质谱仪器。
一种用于质谱检测的检测机构，包括第一反射单元、第二反射单元、移动单元以及离子检测器；所述离子检测器设置在所述移动单元上，所述移动单元能够在预定范围内往复运动，所述移动单元往复运动的区域形成长条形的检测区，所述检测区包括第一离子检测工位以及第二离子检测工位，当所述离子检测器位于所述第一离子检测工位时能够直接接收离子激发单元激发的离子；所述第一反射单元与所述第二反射单元相对设置，所述第二反射单元与所述第二离子检测工位对应，所述第一反射单元用于接收离子激发单元激发的离子并将该离子反射至所述第二反射单元，所述第二反射单元用于将接收到的离子反射至所述第二离子检测工位。
在其中一个实施例中，所述第二反射单元的反射面与所述第一反射单元的反射面平行设置。
在其中一个实施例中，所述移动单元与离子激发单元相对设置，且所述检测区的轴向方向与离子激发单元激发的离子的运动轨迹垂直。
在其中一个实施例中，所述第一反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向具有夹角，所述第二反射单元的反射面与所述第一反射单元的反射面平行设置。
在其中一个实施例中，所述第一反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向之间的夹角为120°-150°，对应地，所述第二反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向之间的夹角为30°-60°。
在其中一个实施例中，所述检测区轴向方向的长度大于或等于所述第一反射单元与所述第二反射单元之间的最大宽度。
在其中一个实施例中，所述移动单元包括底座以及驱动机构，所述底座沿着所述检测区延伸，所述离子检测器活动连接于所述底座，所述驱动机构设置在所述底座上且连接于所述离子检测器，所述驱动机构用于驱动所述离子检测器在所述底座上运动。
在其中一个实施例中，所述移动单元还包括丝杠组件，所述丝杠组件设置在所述底座上且连接在所述离子检测器与所述驱动机构之间，所述驱动机构用于驱动所述丝杠组件动作以使所述离子检测器运动。
在其中一个实施例中，所述用于质谱检测的检测机构还包括切换开关，所述切换开关上设置有第一模式按键与第二模式按键，所述切换开关与所述移动单元连接，当按压所述第一模式按键时，所述离子检测器处于第一离子检测工位以用于检测直线式离子，当按压所述第二模式按键时，所述离子检测器处于第二离子检测工位以用于检测反射式离子。
一种线性反射一体化质谱仪器，包括质谱仪主体以及所述的用于质谱检测的检测机构，所述检测机构设置在所述质谱仪主体上，所述检测机构的离子检测器与所述质谱仪主体的离子激发单元相对设置，当所述离子检测器位于第一离子检测工位时，所述离子检测器接收所述离子激发单元激发的离子，当所述离子检测器位于第二离子检测工位时，所述离子检测器接收所述第二反射单元反射的离子。
本发明的用于质谱检测的检测机构设备成本低，用于质谱检测的检测机构在用于质谱仪上时，能够使得质谱仪的检测分辨率大大提高，能够实现直线式和反射式一体化。具体地，本发明的用于质谱检测的检测机构，设置移动单元且移动单元能够在预定范围内往复运动，移动单元往复运动的区域形成长条形的检测区，检测区包括第一离子检测工位以及第二离子检测工位，该第一离子检测工位以及第二离子检测工位分部用于供直线式离子检测以及反射式离子检测，当离子检测器位于第一离子检测工位时能够直接接收离子激发单元激发的离子，完成直线式离子检测；当需要进行反射式离子检测时，离子检测器移动至第二离子检测工位，将第一反射单元与第二反射单元相对设置，所述第二反射单元与所述第二离子检测工位对应，所述第一反射单元、第二反射单元配合将离子激发单元激发的离子反射至第二离子检测工位处的离子检测器上，完成反射式离子检测。本发明可以实现直线式离子检测与反射式离子检测的一体化，可以用于质谱仪的检测，适用范围广，成本低，检测精度高。
本发明的用于质谱检测的检测机构的检测原理如下：采用一个离子检测器实现直线式离子检测和反射式离子检测两种模式。当飞行时间质谱现为直线式时，离子直接飞至第一离子检测工位处，通过该位置的离子检测器检测。当飞行时间质谱现切换为反射式时，可借助移动单元使离子检测器移动至第二离子检测工位，离子经过第一反射单元与第二反射单元的两次反射，到达第二离子检测工位的离子检测器检测，通过该位置的离子检测器检测。
本发明的线性反射一体化质谱仪器能够实现低成本、高分辨率式检测。包括质谱仪主体以及所述的用于质谱检测的检测机构，所述用于质谱检测的检测机构设置在所述质谱仪主体上，所述用于质谱检测的检测机构的离子检测器与所述质谱仪主体的离子激发单元相对设置，当所述离子检测器位于第一离子检测工位时，所述离子检测器接收所述离子激发单元激发的离子，当所述离子检测器位于第二离子检测工位时，所述离子检测器接收所述第二反射单元反射的离子。
本发明用于质谱检测的检测机构的移动单元在设置时与离子激发单元相对设置，且检测区的轴向方向与离子激发单元激发的离子的运动轨迹垂直，如此设置一方面便于安装，另一方面便于离子检测器接收直线式离子，减少用于质谱检测的检测机构的模块。
本发明用于质谱检测的检测机构设置底座以及驱动机构，能够实现检测的自动运动，通过控制驱动机构即可实现离子检测器在第一离子检测工位于第二离子检测工位之间的变换，自动化程度高。
本发明用于质谱检测的检测机构设置了丝杠组件，丝杠组件能够提高离子检测器运动的稳定性。
本发明用于质谱检测的检测机构切换开关便于控制两个模式，在操作时，当按压第一模式按键时，驱动机构驱动离子检测器移动至第一离子检测工位，处于第一离子检测工位用于检测直线式离子；当按压第二模式按键时，驱动机构驱动离子检测器移动至第二离子检测工位，处于第二离子检测工位用于检测反射式离子，控制精准，操作方便。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的用于质谱检测的检测机构示意图。
附图标记说明
10、用于质谱检测的检测机构；100、第一反射单元；200、第二反射单元；300、移动单元；400、离子检测器；510、第一离子检测工位；520、第二离子检测工位；20、离子激发单元。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，也即，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1所示，本发明一实施例提供了一种用于质谱检测的检测机构10。
一种用于质谱检测的检测机构10，包括第一反射单元100、第二反射单元200、移动单元300以及离子检测器400。
离子检测器400设置在移动单元300上，移动单元300能够在预定范围内往复运动，移动单元300往复运动的区域形成长条形的检测区，检测区包括第一离子检测工位510以及第二离子检测工位520，当离子检测器400位于第一离子检测工位510时能够直接接收离子激发单元20激发的离子；第一反射单元100与第二反射单元200相对设置，第二反射单元200与第二离子检测工位520对应，第一反射单元100用于接收离子激发单元20激发的离子并将该离子反射至第二反射单元200，第二反射单元200用于将接收到的离子反射至第二离子检测工位520。
请参阅图1所示，在其中一个具体示例中，第二反射单元200的反射面与第一反射单元100的反射面平行设置。
在其中一个具体示例中，移动单元300在设置时与离子激发单元20相对设置，且检测区的轴向方向与离子激发单元20激发的离子的运动轨迹垂直。本发明用于质谱检测的检测机构10的移动单元300在设置时与离子激发单元20相对设置，且检测区的轴向方向与离子激发单元20激发的离子的运动轨迹垂直，如此设置一方面便于安装，另一方面便于离子检测器400接收直线式离子，减少用于质谱检测的检测机构10的模块。
请参阅图1所示，在其中一个具体示例中，第一反射单元100的反射面与检测区的轴向方向具有夹角，第二反射单元的反射面与第一反射单元100的反射面平行设置。
在其中一个具体示例中，第一反射单元100的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为120°-150°，对应地，第二反射单元的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为30°-60°。也即，第二反射单元的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角是与述第一反射单元100的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角互补的。例如，在一个实施例中，第一反射单元100的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为120°，对应地，第二反射单元的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为60°。例如，在另一个实施例中，第一反射单元100的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为150°，对应地，第二反射单元的反射面与检测区的轴向方向之间的夹角为30°。
在其中一个具体示例中，检测区轴向方向的长度大于或等于第一反射单元100与第二反射单元之间的最大宽度。
在其中一个具体示例中，移动单元300包括底座以及驱动机构。底座沿着检测区延伸，离子检测器400活动连接于底座，驱动机构设置在底座上且连接于离子检测器400，驱动机构用于驱动离子检测器400运动。本发明用于质谱检测的检测机构10设置底座以及驱动机构，能够实现检测的自动运动，通过控制驱动机构即可实现离子检测器400在第一离子检测工位510于第二离子检测工位520之间的变换，自动化程度高。本实施例中，驱动机构可以是驱动电机，可理解，在其他实施例中，驱动机构不限于上面，驱动机构还可以是驱动气缸等。
在其中一个具体示例中，移动单元300还包括丝杠组件。丝杠组件设置在底座上且连接在离子检测器400与驱动机构之间，驱动机构用于驱动丝杠组件动作以实现离子检测器400运动。本发明用于质谱检测的检测机构10设置了丝杠组件，丝杠组件能够提高离子检测器400运动的稳定性。丝杠组件在附图1中未示出。
在其中一个具体示例中，用于质谱检测的检测机构10还包括切换开关。切换开关上设置有第一模式按键与第二模式按键，切换开关与移动单元300连接，当按压第一模式按键时，离子检测器400处于第一离子检测工位510以用于检测直线式离子，当按压第二模式按键时，离子检测器400处于第二离子检测工位520以用于检测反射式离子。本发明用于质谱检测的检测机构10切换开关便于控制两个模式，在操作时，当按压第一模式按键时，驱动机构驱动离子检测器400移动至第一离子检测工位510，处于第一离子检测工位510用于检测直线式离子；当按压第二模式按键时，驱动机构驱动离子检测器400移动至第二离子检测工位520，处于第二离子检测工位520用于检测反射式离子，控制精准，操作方便。切换开关在附图1中未示出。
本发明的用于质谱检测的检测机构10的检测原理如下：采用一个离子检测器400实现直线式离子检测和反射式离子检测两种模式。当飞行时间质谱现为直线式时，离子直接飞至第一离子检测工位510处，通过该位置的离子检测器400检测。当飞行时间质谱现切换为反射式时，可借助移动单元300使离子检测器400移动至第二离子检测工位520，离子经过第一反射单元100与第二反射单元的两次反射，到达第二离子检测工位520的离子检测器400检测，通过该位置的离子检测器400检测。
本发明一实施例还提供了一种线性反射一体化质谱仪器。
一种线性反射一体化质谱仪器，包括质谱仪主体以及上述的用于质谱检测的检测机构10，用于质谱检测的检测机构10设置在质谱仪主体上，用于质谱检测的检测机构10的离子检测器400与质谱仪主体的离子激发单元20相对设置，当离子检测器400位于第一离子检测工位510时，离子检测器400接收离子激发单元20激发的离子，当离子检测器400位于第二离子检测工位520时，离子检测器400接收第二反射单元反射的离子。线性反射一体化质谱仪器以及质谱仪主体在附图1中未示出。
本发明的用于质谱检测的检测机构10设备成本低，用于质谱检测的检测机构10在用于质谱仪上时，能够使得质谱仪的检测分辨率大大提高，能够实现直线式和反射式一体化。具体地，本发明的用于质谱检测的检测机构10，设置移动单元300且移动单元300能够在预定范围内往复运动，移动单元300往复运动的区域形成长条形的检测区，检测区包括第一离子检测工位510以及第二离子检测工位520，该第一离子检测工位510以及第二离子检测工位520分部用于供直线式离子检测以及反射式离子检测，当离子检测器400位于第一离子检测工位510时能够直接接收离子激发单元20激发的离子，完成直线式离子检测；当需要进行反射式离子检测时，离子检测器400移动至第二离子检测工位520，将第一反射单元100与第二反射单元相对设置，第二反射单元与第二离子检测工位520对应，第一反射单元100、第二反射单元配合将离子激发单元20激发的离子反射至第二离子检测工位520处的离子检测器400上，完成反射式离子检测。本发明可以实现直线式离子检测与反射式离子检测的一体化，可以用于质谱仪的检测，适用范围广，成本低，检测精度高。
本发明的线性反射一体化质谱仪器能够实现低成本、高分辨率式检测。包括质谱仪主体以及的用于质谱检测的检测机构10，用于质谱检测的检测机构10设置在质谱仪主体上，用于质谱检测的检测机构10的离子检测器400与质谱仪主体的离子激发单元20相对设置，当离子检测器400位于第一离子检测工位510时，离子检测器400接收离子激发单元20激发的离子，当离子检测器400位于第二离子检测工位520时，离子检测器400接收第二反射单元反射的离子。
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本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)
1.一种用于质谱检测的检测机构，其特征在于，包括第一反射单元、第二反射单元、移动单元以及离子检测器；所述离子检测器设置在所述移动单元上，所述移动单元能够在预定范围内往复运动，所述移动单元往复运动的区域形成长条形的检测区，所述检测区具有第一离子检测工位以及第二离子检测工位，当所述离子检测器位于所述第一离子检测工位时能够直接接收离子激发单元激发的离子；所述第一反射单元与所述第二反射单元相对设置，所述第二反射单元与所述第二离子检测工位对应，所述第一反射单元用于接收离子激发单元激发的离子并将该离子反射至所述第二反射单元，所述第二反射单元用于将接收到的离子反射至所述第二离子检测工位。
2.根据权利要求1所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述第二反射单元的反射面与所述第一反射单元的反射面平行设置。
3.根据权利要求1所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述移动单元与离子激发单元相对设置，且所述检测区的轴向方向与离子激发单元激发的离子的运动轨迹垂直。
4.根据权利要求1所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述第一反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向具有夹角，所述第二反射单元的反射面与所述第一反射单元的反射面平行设置。
5.根据权利要求4所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述第一反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向之间的夹角为120°-150°，对应地，所述第二反射单元的反射面与所述检测区的轴向方向之间的夹角为30°-60°。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述检测区轴向方向的长度大于或等于所述第一反射单元与所述第二反射单元之间的最大宽度。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述移动单元包括底座以及驱动机构，所述底座沿着所述检测区延伸，所述离子检测器活动连接于所述底座，所述驱动机构设置在所述底座上且连接于所述离子检测器，所述驱动机构用于驱动所述离子检测器在所述底座上运动。
8.根据权利要求7所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述移动单元还包括丝杠组件，所述丝杠组件设置在所述底座上且连接在所述离子检测器与所述驱动机构之间，所述驱动机构用于驱动所述丝杠组件动作以使所述离子检测器运动。
9.根据权利要求1-5及8任意一项所述的用于质谱检测的检测机构，其特征在于，所述用于质谱检测的检测机构还包括切换开关，所述切换开关上设置有第一模式按键与第二模式按键，所述切换开关与所述移动单元连接，当按压所述第一模式按键时，所述离子检测器处于第一离子检测工位以用于检测直线式离子，当按压所述第二模式按键时，所述离子检测器处于第二离子检测工位以用于检测反射式离子。
10.一种线性反射一体化质谱仪器，其特征在于，包括质谱仪主体以及权利要求1-9任意一项所述的用于质谱检测的检测机构，所述检测机构设置在所述质谱仪主体上，所述检测机构的离子检测器与所述质谱仪主体的离子激发单元相对设置，当所述离子检测器位于第一离子检测工位时，所述离子检测器接收所述离子激发单元激发的离子，当所述离子检测器位于第二离子检测工位时，所述离子检测器接收所述第二反射单元反射的离子。
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- 2020-08-07 CN CN202010788517.7A patent/CN114093744A/zh active Pending
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