CN114267574B - 离子束聚焦的离子传输装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，该装置包括：收集筒电极、电极片、第一绝缘垫片、第一筒状电极、第二筒状电极、第二绝缘垫片、第三筒状电极，以及扁状电极；该装置还包括：电极固定模块、支撑筒和法兰支架；其中，离子传输装置具有延伸轴线，收集筒电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极沿延伸轴线依次设置，收集筒电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极都具有中心通孔，中心通孔彼此连通，以形成离子传输通道；以及收集筒电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极都可以施加一定的电压，以实现离子束聚焦。

Description

离子束聚焦的离子传输装置

技术领域

本公开属于质谱仪器核心装置领域，具体涉及一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置。

背景技术

在当前的各种科学研究实验室以及各检测机构的检测中，飞行时间质谱是一种非常普遍、可靠并且是行之有效的检测技术手段。离子传输装置作为质谱仪器的关键组件，其聚焦能力及离子的空间分布将直接影响到质谱仪器的分辨能力。

几十年来，质谱技术得到了快速发展，特别是飞行时间质谱的分辨能力的不断提高，在检测领域得到了极大的应用，为研究分子反应动力学提供了很好的技术手段。这就意味着对于质谱分辨能力有了更高的要求，即不同的分子离子解离所释放的平动能大小区别很大，这就需要将这些离子可以在空间上形成聚焦；在以往的类似装置设计中一方面通过三片式电极来实现离子束的空间聚焦，但是会造成初生离子有很大损失；另一方面为了提高质谱的高分辨能力，在离子传输装置中通过增加狭缝来过滤离子束，但这大大削弱了质谱仪器的检测灵敏度。因此，为了有效的利用不同初始平动能的离子，我们迫切的需要一种具有普适性的离子传输实验装置来高效收集离子，降低离子的损失，提高质谱仪器的高分辨能力。

发明内容

针对上述技术问题，本公开提供了一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，以期至少部分地解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本公开的技术方案如下：

一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，包括：

收集筒电极，上述收集筒电极用于收集离子束，上述收集筒电极具有第一中心通孔，上述收集筒电极被施加第一电压；

电极片，上述电极片具有第二中心通孔，上述电极片被施加第二电压；

第一绝缘垫片，上述第一绝缘垫片设置在上述收集筒电极与上述电极片之间；

第一筒状电极，上述第一筒状电极具有第三中心通孔，上述第一筒状电极被施加第三电压；

第二筒状电极，上述第二筒状电极具有第四中心通孔，上述第二筒状电极被施加第四电压；

第二绝缘垫片，上述第二绝缘垫片设置在所述第一筒状电极与上述第二筒状电极之间；

第三筒状电极，上述第三筒状电极具有第五中心通孔，上述第三筒状电极被施加第五电压；以及

扁状电极，上述扁状电极具有第六中心通孔，上述扁状电极与上述第三筒状电极间隔设置，上述扁状电极被施加第六电压，

其中，上述离子传输装置具有延伸轴线，上述收集筒电极、上述电极片、上述第一筒状电极、上述第二筒状电极、上述第三筒状电极和上述扁状电极沿上述延伸轴线依次设置，上述第一中心通孔、上述第二中心通孔、上述第三中心通孔、上述第四中心通孔、上述第五中心通孔和上述第六中心通孔彼此连通，以形成离子传输通道；以及

上述离子传输装置被配置为：能够控制上述第一电压、上述第二电压、上述第三电压、上述第四电压、上述第五电压和上述第六电压中至少一个的值，以实现离子束聚焦。

在其中一个实施例中，还包括：

电极固定模块，上述电极固定模块与上述第三筒状电极和上述扁状电极固定连接；

支撑筒，上述支撑筒包围上述电极固定模块，且与上述电极固定模块固定连接；以及

法兰支架，上述法兰支架环绕设置在上述支撑筒上。

在其中一个实施例中，上述收集筒电极的侧面有多个第一通孔，上述第一通孔通过导线与外部电源连接；以及

在上述收集筒电极的表面设置有多个第二通孔，上述第二通孔与第一绝缘垫片表面的第三通孔固定连接。

在其中一个实施例中，在上述第一绝缘垫片边缘表面设置有第一限位台阶槽，便于上述电极片平行嵌入到上述第一限位台阶槽内；

上述第一绝缘垫片具有第七中心通孔和多个上述第三通孔；

上述第三通孔与上述电极片表面的多个第四通孔固定连接；

上述第一绝缘垫片的第七中心通孔与上述收集筒电极的第一中心通孔和上述电极片的第二中心通孔同心相通。

在其中一个实施例中，上述第一筒状电极的侧面设置有一第五通孔，上述第五通孔通过导线与外部电源相连接或与电阻相连后接地；

上述第一筒状电极表面具有多个第六通孔，上述第六通孔与上述第一绝缘垫片表面的第三通孔或第二绝缘垫片表面的第七通孔固定连接。

在其中一个实施例中，上述第二绝缘垫片边缘表面设置有第二限位台阶槽，上述第二筒状电极平行嵌入至上述第二限位台阶槽内，并通过上述第二绝缘垫片的第七通孔与第二筒状电极表面的第八通孔固定连接；

上述第二绝缘垫片具有第八中心通孔，上述第八中心通孔与上述第一筒状的第三中心通孔和上述第二筒状电极的第四中心通孔同心相通。

在其中一个实施例中，上述第二筒状电极的侧面具有一第九通孔，上述第九通孔通过导线与电阻相连后直接接地，且上述第九通孔与上述支撑筒上的第十通孔固定连接。

在其中一个实施例中，上述第三筒状电极的表面具有一第十一通孔，上述扁状电极的表面具有第十二通孔，上述第十一通孔和上述第十二通孔通过导线与外部电源相连或与电阻相连后直接接地；

上述第三筒状电极和上述扁状电极等间距分布在上述电极固定模块上，上述电极固定模块上的多个第十三通孔与上述第十一通孔和上述第十二通孔固定连接，且与支撑筒上表面的多个第十四通孔固定连接。

在其中一个实施例中，上述支撑筒的侧面具有多个第十五通孔，上述第十五通孔通过固定连接将质谱仪器的腔体导通并使上述离子传输装置内部处于真空状态。

在其中一个实施例中，上述法兰支架的中心具有第九中心通孔，上述第九中心通孔用于固定所述离子传输装置；

上述法兰支架的表面具有多个第十六通孔，上述第十六通孔用于与质谱仪器中的支撑法兰的限位槽接口匹配连接。

从上述技术方案可以看出，本公开提供的一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，至少具有以下之一的有益效果：

(1)在本公开的实施例中，利用收集筒电极收集离子束源；利用第一绝缘垫片将电极片与第一筒状电极之间分隔开，避免短路；利用电极片可以将收集筒电极和第一筒状电极固定连接；利用第二绝缘垫片可以将第一筒状电极与第二筒状电极分隔开，避免短路；利用第三筒状电极可以抑制离子束的空间膨胀；利用扁状电极可以进一步抑制离子束在质谱仪器飞行方向中的空间膨胀。

(2)在本公开的实施例中，收集筒状电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极都具有中心通孔，利用中心通孔可以既便于离子传输，又可以保障电极处于同一个中心。

(3)在本公开的实施例中，收集筒状电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极都可以施加一定的电压，通过对输入的电压控制，进而可以控制电极的电场强度，从而实现离子束的聚焦传输，避免了离子传输过程中的发散，提高了离子的传输效率；而且这种电压控制方法较为简单，可操作性强，可以满足不同电场的需求。

(4)在本公开的实施例中，收集筒状电极、电极片、第一筒状电极、第二筒状电极、第三筒状电极和扁状电极沿着延伸线依次设置，使得离子传输装置结构更加紧凑，而且根据仪器的具体情况对法兰支架进行简单的调整，就可以实现本公开的离子装置与各种质谱仪相兼容。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的示意分解图；

图2是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的示意图；

图3是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的收集筒电极的结构示意图；

图4是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第一绝缘垫片的结构示意图；

图5是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的电极片的结构示意图；

图6是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第一筒状电极的结构示意图；

图7A和图7B分别是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第二绝缘垫片从不同视角观察的结构示意图；

图8A和图8B分别是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第二筒状电极从不同视角观察的结构示意图；

图9是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第三筒状电极的结构示意图；

图10是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的扁状电极的结构示意图；

图11是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的电极固定模块的结构示意图；

图12是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的支撑筒的结构示意图；

图13是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的法兰支架的结构示意图。

【附图标记说明】

1-收集筒电极、2-第一绝缘垫片、3-电极片、4-第一筒状电极、5-第二绝缘垫片、6-第二筒状电极、7-第三筒状电极、8-扁状电极、9-电极固定模块、10-支撑筒、111-法兰支架、11-第一中心通孔、31-第二中心通孔、41-第三中心通孔、61-第四中心通孔、71-第五中心通孔、81-第六中心通孔、21-第七中心通孔、51-第八中心通孔、1111-第九中心通孔、12-第一通孔、13-第二通孔、23-第三通孔、22-第一限位台阶槽、32-第四通孔、42-第五通孔、43-第六通孔、53-第七通孔、52-第二限位台阶槽、63-第八通孔、62-第九通孔、101-第十通孔、72-第十一通孔、82-第十二通孔、91-第十三通孔、102-第十四通孔、103-第十五通孔、1112-第十六通孔。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

离子传输装置的基本作用简述如下，在UV(紫外)或者VUV(真空紫外)光与气体分子束相互作用时，当光子能量足够高时，分子、离子内能够克服键能时，分子会发生电离、解离反应。在电离区产生母体离子或者解离的碎片子离子，在离子传输聚焦静电场的作用下，会在空间上形成聚焦的离子束并加速向离子传输出口位置飞行。当以不同初始平动能的聚焦离子，从质谱仪器推斥电极中心位置离开时，由于离子传输方向与飞行时间质谱离子飞行方向是垂直的，离子传输器装置可以很好的提高质谱仪器的分辨。所以为了有效的利用具有不同初始平动能的离子，我们迫切的需要具有普适性的离子传输实验装置来提高质谱仪器的分辨率。本公开提供了一种能够实现离子束聚焦和大内孔径的离子传输装置，可以同时实现对不同平动能和不同初始位置的离子进行空间聚焦，减少初生离子的损失并且还具有较高传输率的技术方案。

图1是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的示意分解图；图2是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的示意图。

如图1和图2所示，本公开的实施例提供了一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，包括：收集筒电极1、第一绝缘垫片2、电极片3、第一筒状电极4、第二绝缘垫片5、第二筒状电极6、第三筒状电极7，以及扁状电极8。

本公开的实施例提供的能够实现离子束聚焦的离子传输装置还包括：电极固定模块9、支撑筒10和法兰支架111。

在本公开的实施例中，离子传输装置分为前端部分和后端部分，其中，前端部分包括：收集筒电极1、第一绝缘垫片2、电极片3、第一筒状电极4；后端部分包括：第二筒状电极6、第三筒状电极7和扁状电极8；利用第二绝缘垫片5可以将离子传输装置的前端部分和后端部分连接起来。

收集筒电极1用于收集离子束，收集筒电极1具有第一中心通孔11，收集筒电极被施加第一电压。

电极片3，电极片3具有第二中心通孔31，电极片3被施加第二电压。

第一绝缘垫片2，第一绝缘垫片2设置在收集筒电极1与电极片3之间。

第一筒状电极4，第一筒状电极4具有第三中心通孔41，第一筒状电极4被施加第三电压。

第二筒状电极6，第二筒状电极6具有第四中心通孔61，第二筒状电极6被施加第四电压。

第二绝缘垫片5，第二绝缘垫片5设置在第一筒状电极4与第二筒状电极6之间。

第三筒状电极7，第三筒状电极7具有第五中心通孔71，第三筒状电极7被施加第五电压。

扁状电极8，扁状电极8具有第六中心通孔81，扁状电极8与第三筒状电极7间隔设置，扁状电极8被施加第六电压。

离子传输装置具有延伸轴线，收集筒电极1、电极片3、第一筒状电极4、第二筒状电极6、第三筒状电极7和扁状电极8沿延伸轴线依次设置，第一中心通孔11、第二中心通孔31、第三中心通孔41、第四中心通孔61、第五中心通孔71和第六中心81通孔彼此连通，以形成离子传输通道。

离子传输装置被配置为：能够控制第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压和第六电压中至少一个的值，以实现离子束聚焦。

根据本公开的实施例，筒状电极、电极片、扁状电极都是金属，优选不锈钢材质，通过固定连接的方式与外部的直流电源连接，入口处的电压一般为十几伏特，第二片电极接地，从而两者之间可以产生电位差。这样，离子在分子束与光相互作用区后，在电场的作用下形成聚焦离子束，在后续的电场持续的作用下不断地进行离子束的聚焦、传输，其中，在本公开的实施例中，固定连接的方式不限于焊接。

图3是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的收集筒电极的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图3所示，收集筒电极1的电极中心具有第一中心通孔11，第一中心通孔11用于离子束传输。收集筒电极1的侧面还具有多个第一通孔12，便于收集筒电极1内的导线穿过第一通孔12实现与外部电源连接并被施加第一电压。收集筒电极1的表面具有多个第二通孔13，利用多个第二通孔13可以与第一绝缘垫片2表面的多个第三通孔23固定连接。导线可以为银、铜、铝及其它金属导线，在本公开的实施例中，优选银导线。第二通孔13与第三通孔23的连接方式不限于螺钉连接。

根据本公开的实施例，收集筒电极1伸入离子束源腔中收集离子束，当样品分子束与UV或VUV光相互作用时，在收集筒电极1的中心产生的初生离子在聚焦电场的作用下，向轴中心聚焦并给予初生离子一定的初始平动能，此初始平动能能够满足质谱仪器所需特定动能的离子束，从而实现离子束的定向传输和聚焦。

通过本公开的实施例，利用收集筒电极收集样品的离子束源，利用收集筒电极的第一中心通孔进行离子束的传输，收集筒电极侧面的第一通孔用于收集筒电极内的导线与外部电源连接，通过外部电源给收集筒电极施加一定的第一电压，便能实现离子束的聚焦。

图4是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第一绝缘垫片的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图4所示，第一绝缘垫片2的中心具有第七中心通孔21，在第一绝缘垫片2边缘表面设置有第一限位台阶槽22，以及在第一绝缘垫片表面设置有多个第三通孔23，其中，第一绝缘垫片2优选PEEK(聚醚醚酮)材料。

根据本公开的实施例，第一绝缘垫片2设置在收集筒电极1与电极片3之间，避免了因金属电极的接触导致短路。利用第一绝缘垫片2的第一限位台阶槽22可以保持电极片3和第一绝缘垫片2的相对平行及相对同心。在本公开的实施例中，每个第一绝缘垫片2都经过严密的测量，才能使电极之间的间距达到理想的效果。利用第一绝缘垫片2上的多个第三通孔23、电极片3上的多个第四通孔32和收集筒电极1表面的多个第二通孔13，可以将第一绝缘垫片2与电极片3和收集筒电极1固定连接起来，形成一个离子束通路，便于离子束的聚焦和传输。

通过本公开的实施例，将第一绝缘垫片设置在收集筒电极和电极片之间，避免了电极因接触而导致的短路，进而影响离子束的聚焦。利用第一绝缘垫片表面边缘的限位台阶槽可以保持电极片和第一绝缘垫片之间的相对平行。利用第一绝缘垫片、电极片和收集筒电极上的多个通孔，可以将第一绝缘垫片、电极片和收集筒电极连接起来，也可以保持第一绝缘垫片、电极片和收集筒电极的相对同心。

图5是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的电极片的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图5所示，电极片3的中心具有第二中心通孔31，电极片3的表面具有多个第四通孔32，电极片3的侧面可以连接导线，通过导线可以与外部电源连接且被施加第二电压，其中，导线的连接方式不限于焊接。电极片3引出的导线从筒状电极或电极片边沿端面，通过焊接银导线引出，沿着远离电离区的两侧向上接入电极法兰，经由电极法兰引出后再接入直流稳压电源，其中电极法兰不限于CF电极法兰。

通过本公开的实施例，利用2个电极片可以将离子传输装置的前端部分固定连接起来，可以实现离子束的连续聚焦。

图6是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第一筒状电极的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图6所示，第一筒状电极4的中心具有第三中心通孔41，可以用于离子束传输。第一筒状电极4的侧面设置有一第五通孔42，利用第五通孔42可以将第一筒状电极4内部的导线与外部电源连接，进而被施加第三电压。第一筒状电极4两侧的表面具有多个第六通孔43，利用第六通孔43可以与第一绝缘垫片的第三通孔23或第二绝缘垫片5表面的第七通孔53固定连接。

通过本公开的实施例，将第二筒状电极与收集筒电极和电极片相连，可以实现离子束在传输过程中的不断聚焦，避免了离子束分散。

图7A和图7B是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第二绝缘垫片的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图7A和图7B所示，第二绝缘垫片5的中心具有第八中心通孔51，在第二绝缘垫片5边缘表面设置第二限位台阶槽52，以及在第二绝缘垫片5表面设置有多个第七通孔53，其中，第二绝缘垫片5优选PEEK(聚醚醚酮)材料。

根据本公开的实施例，第二绝缘垫片5设置在第一筒状电极4与第二筒状电极6之间，避免电极因接触导致短路而影响离子束的聚焦。利用第二绝缘垫片5的第二限位台阶槽52可以将第二筒状电极6平行嵌入至所述第二限位台阶槽52内，便于第二筒状电极6与第一筒状电极4相对同心相通。第二绝缘垫片5的第八中心通孔51与第一筒状电极4的第三中心通孔41和第二筒状电极6的第四中心通孔61相对同心相通，以此保障离子束的传输路径不发生改变。利用第二绝缘垫片5可以将离子传输装置的前端部分和后端部分连接起来，实现离子束在不断传输的过程中不断聚焦。利用第二绝缘垫片5上的多个第七通孔53，可以将与第一筒状电极4的第六通孔43和第二筒状电极6的第八通孔63固定连接。

通过本公开的实施例，利用第二绝缘垫片将第一筒状电极和第二筒状电极间隔开，避免了金属电极因接触导致的短路，影响离子束的聚焦；同时利用第二绝缘垫片可以将前部分的离子传输装置和后面部分的离子传输装置连接起来组合一个完整的离子聚焦的传输装置。

图8A和图8B是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第二筒状电极的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图8A和图8B所示，第二筒状电极6具有第四中心通孔61，第二筒状电极6的侧面具有一个第九通孔62。

根据本公开的实施例，利用第二筒状电极6的第四中心通孔61，可以实现离子束的传输。利用第二筒状电极6侧面的第九通孔62，可以实现与支撑筒上的第十通孔101的固定连接，以及利用第二筒状电极6的第九通孔62可以将内部导线与外部电阻直接相连后直接接地，其中，本公开实施例中的固定连接方式不限于焊接或螺钉连接。

图9是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的第三筒状电极的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图9所示，第三筒状电极7具有第五中心通孔71，利用第五中心通孔71可以实现离子束传输，且在本公开实施例中利用三个第三筒状电极7可以实现单透镜的功能，有效的抑制离子束在空间的膨胀。在第三筒状电极7的表面设置有一第十一通孔72，利用第十一通孔72可以与支撑筒10上多个第十四通孔102固定连接，也可以实现与外部的电源连接并被施加第五电压或与外部的电阻相连后直接接地。

通过本公开的实施例，在离子传输装置的后部分中，利用三个第三筒状电极可以有效的抑制离子束的空间膨胀。

图10是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的扁状电极的结构示意图。

根据本公开的实施例，结合图10和图1，扁状电极8具有第六中心通孔81，利用第六中心通孔81可以实现离子束传输，且在本公开实施例中利用两个扁状电极8可以将离子束进一步的压扁，进而可以进一步的抑制离子束在空间上的膨胀。扁状电极的表面设置有一第十二通孔82，利用第十二通孔82可以与支撑筒10上多个第十四通孔102固定连接，也可以实现与外部的电源的连接并被施加第六电压或与外部的电阻相连后直接接地。

通过本公开的实施例，在离子传输装置的后部分中，将扁状电极的插头以接线的方式与直流稳压电源相连并施加合适的稳定直流电压，在本公开实施例中利用两个扁状电极可以进一步有效的抑制离子束在空间上的膨胀，提高离子束的传输效率。

图11是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的电极固定模块的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图11所示，电极固定模块9中有两个扁状电极8和三个第三筒状电极7的固定位置，将扁状电极8的安装位置设计成平面结构，可以保证扁状电极8之间的严格平行。将扁状电极8和第三筒状电极7等间距排列，可以有效的抑制离子束在空间上的分散。电极固定模块9的侧面具有多个第十三通孔91可以与扁状电极8表面设置的一第十二通孔82和第三筒状电极7表面设置的一第十一通孔72固定连接，也可以接入导线被施加一定的电压来抑制离子束空间发散作用。电极固定模块9上的多个第十三通孔91与支撑筒10上表面的多个第十四通孔102固定连接，避免扁状电极8和第三筒状电极7因位置移动而影响离子束的聚焦。

通过本公开的实施例，利用电极固定模块可以保持扁状电极和第三筒状电极的位置不发生改变，可以将离子束压扁并有效抑制离子束在空间上的膨胀。

图12是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的支撑筒的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图12所示，在支撑筒10的表面设置有多个第十四通孔102和一个第十通孔101，以及在支撑筒10的侧面设置有多个第十五通孔103。利用多个第十四通孔103和一个第十通孔101，可以将支撑筒10与电极固定模块9和第二筒状电极6固定连接，以及在支撑筒10的侧面设置多个第十五通孔103结构，通过固定连接的方式可以将质谱仪器的腔体导通并使离子传输装置内部处于真空状态。

图13是根据本公开的实施例的离子束聚焦的离子传输装置的法兰支架的结构示意图。

根据本公开的实施例，如图13所示，法兰支架111的中心具有第九中心通孔1111，利用第九中心通孔1111将离子传输装置固定，离子传输装置的固定架将离子束传输装置固定在法兰支架111上，此处的固定方式不限于螺钉固定，法兰支架的材质可以是不锈钢材料，法兰支架需具有一定的机械强度可以支撑离子传输装置。法兰支架111可以将支撑筒10与接地的质谱仪器腔体的支撑法兰连接。本公开实施例中电源外的各个组件都直接或间接的固定在法兰支架111上，在法兰支架的表面具有多个第十六通孔1112，法兰支架111以嵌入的方式安装到质谱仪器腔体内的支撑法兰上的限位槽内，利用法兰支架上的多个第十六通孔可以与支撑法兰的限位槽内的多个通孔固定连接，连接方式不限于螺钉连接。

在本公开的实施例中，将离子传输装置安装在距离质谱仪器合适的距离(10公分)，通过橡胶圈可以将与支撑法兰的限位槽接口相匹配接口的质谱腔体密封固定连接，其中，本公开实施例中的接口不限于CF接口。通过法兰支架上的螺钉可以调节离子传输器的空间位置，以实现离子传输器的中心与质谱仪器的排斥区中心平齐。同时，在真空腔体内的支撑法兰上设置有两组多孔的插针电极，利用插针电极便于离子传输装置内的导线引出，其中，插针电极不限于CF35电极。

在本公开的实施例中，提供了一种可以同时对具有不同平动能和不同初始位置的离子进行空间聚焦并且具有较高传输率的技术方案。用以稳定的探测产生的不同平动能的离子并以外接电压的方法，有效消除仪器探测区间的限制以提高待分析物的利用效率。相较于以往的离子传输方式，我们采用了更为简单的装置，并且可以实现与不同质谱仪器的耦合转换，方便实时调节，满足不同实验样品的探测需求。另外，我们同时采用多重离子空间聚焦的结构设计和传输装置的开孔设计，最大化减少离子束发散的可能，以及离子传输过程中因碰撞而造成损失。

需要说明的是，银质导线与外界电源连接的方式，是通过内部的引线与电极法兰内部的电极相连接；其中第一、第三、第四、第五、第六电极、第三筒状电极中间的电极以及出口内侧的扁状电极的导线引出采用的是直接与直流稳压电源相连接的方式，第二、七电极以及出口处扁状电极通过的是与一个电阻相连接后直接接地，对应的外部电极由引线与各自的匹配电阻相连接的方式进行。

在本公开的实施例中，离子传输装置中各个组件通过平行校正后，可以使用锁紧螺帽来固定整个离子传输器的几何结构，同时将固定的螺钉以串联的方式连接导线，然后再与电阻相连并接地，可以消除固定螺钉对离子束飞行轨迹的影响。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能够实现离子束聚焦的离子传输装置，其特征在于，包括：

收集筒电极，所述收集筒电极用于收集离子束，所述收集筒电极具有第一中心通孔，所述收集筒电极被施加第一电压；

电极片，所述电极片具有第二中心通孔，所述电极片被施加第二电压；

第一绝缘垫片，所述第一绝缘垫片设置在所述收集筒电极与所述电极片之间；

第一筒状电极，所述第一筒状电极具有第三中心通孔，所述第一筒状电极被施加第三电压；

第二筒状电极，所述第二筒状电极具有第四中心通孔，所述第二筒状电极被施加第四电压；

第二绝缘垫片，所述第二绝缘垫片设置在所述第一筒状电极与所述第二筒状电极之间；

第三筒状电极，所述第三筒状电极具有第五中心通孔，所述第三筒状电极被施加第五电压；

扁状电极，所述扁状电极具有第六中心通孔，所述扁状电极与所述第三筒状电极间隔设置，所述扁状电极被施加第六电压；

电极固定模块，所述电极固定模块与所述第三筒状电极和所述扁状电极固定连接；

支撑筒，所述支撑筒包围所述电极固定模块，且与所述电极固定模块固定连接；以及

法兰支架，所述法兰支架环绕设置在所述支撑筒上；

其中，所述离子传输装置具有延伸轴线，所述收集筒电极、所述电极片、所述第一筒状电极、所述第二筒状电极、所述第三筒状电极和所述扁状电极沿所述延伸轴线依次设置，所述第一中心通孔、所述第二中心通孔、所述第三中心通孔、所述第四中心通孔、所述第五中心通孔和所述第六中心通孔彼此连通，以形成离子传输通道；以及

所述离子传输装置被配置为：能够控制所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压、所述第四电压、所述第五电压和所述第六电压中至少一个的值，以实现离子束聚焦。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述收集筒电极的侧面设置有多个第一通孔，所述第一通孔通过导线与外部电源连接；以及

在所述收集筒电极的表面设置有多个第二通孔，所述第二通孔与第一绝缘垫片表面的第三通孔固定连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述第一绝缘垫片边缘表面设置有第一限位台阶槽，便于所述电极片平行嵌入到所述第一限位台阶槽内；

所述第一绝缘垫片具有第七中心通孔和多个所述第三通孔；

所述第三通孔与所述电极片表面的多个第四通孔固定连接；

所述第一绝缘垫片的第七中心通孔与所述收集筒电极的第一中心通孔和所述电极片的第二中心通孔同心相通。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一筒状电极的侧面设置有一第五通孔，所述第五通孔通过导线与外部电源相连接或与电阻相连后接地；

所述第一筒状电极两侧的表面具有多个第六通孔，所述第六通孔与所述第一绝缘垫片表面的第三通孔或第二绝缘垫片表面的第七通孔固定连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二绝缘垫片边缘表面设置有第二限位台阶槽，所述第二筒状电极平行嵌入至所述第二限位台阶槽内，并通过所述第二绝缘垫片的第七通孔与第二筒状电极表面的第八通孔固定连接；

所述第二绝缘垫片具有第八中心通孔，所述第八中心通孔与所述第一筒状电极的第三中心通孔和所述第二筒状电极的第四中心通孔同心相通。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二筒状电极的侧面具有一第九通孔，所述第九通孔通过导线与电阻相连后直接接地，且所述第九通孔与所述支撑筒上的第十通孔固定连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第三筒状电极的表面设置有一第十一通孔，所述扁状电极的表面设置有第十二通孔，所述第十一通孔和所述第十二通孔通过导线与外部电源相连或与电阻相连后直接接地；

所述第三筒状电极和所述扁状电极等间距分布在所述电极固定模块上，所述电极固定模块上的多个第十三通孔与所述第十一通孔和所述第十二通孔固定连接，且与支撑筒上表面设置的多个第十四通孔固定连接。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑筒的侧面设置有多个第十五通孔，所述第十五通孔通过固定连接将质谱仪器的腔体导通并使所述离子传输装置内部处于真空状态。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述法兰支架的中心具有第九中心通孔，所述第九中心通孔用于固定所述离子传输装置；

所述法兰支架的表面具有多个第十六通孔，所述第十六通孔用于与质谱仪器中的支撑法兰的限位槽接口匹配连接。