CN114864374A - 一种靶板放置平台、正交激光束离子源装置及质谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交激光束离子源装置，属于质谱仪领域，包括激光器、激光分束器以及若干光路，激光器与激光分束器通过光纤连接，每一光路与激光分束器连接，光路的光纤两端分别与激光分束器以及固定装置连接，激光分束器将激光器产生的激光分为若干束，每一束激光通过一光路射出形成入射光线，固定装置控制光路射出的入射光线的角度，每一入射光线与水平面形成夹角，若干入射光线与水平面的夹角相等，若干光路射出的入射光线汇聚于样品使样品离子化并产生离子束，离子束飞入飞行管并沿飞行管的延伸方向飞行，使离子尽量飞至采样区，提高离子利用率，从而提高分辨率。本发明还涉及一种包含上述正交激光束离子源装置的质谱仪。

Description

一种靶板放置平台、正交激光束离子源装置及质谱仪

技术领域

本发明涉及质谱仪领域，尤其是涉及一种正交激光束离子源装置以及包含上述正交激光束离子源装置的质谱仪。

背景技术

质谱仪在工作时需要将样品离子化，由于盛有样品的靶板必须置于飞行管的正下方，且传输通路上不能有任何阻挡，因此激光器在水平方向上必须距离靶板一定的距离，导致激光与靶板法线之间存在一定的角度，离子激发时为偏置激发，离子束沿激光的反射路径运动，不能竖直上飞至飞行管，不利于离子激发后离子飞行，离子化效率不理想，分辨率不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种离子束能够竖直上飞至飞行管的正交激光束离子源装置。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种离子束能够竖直上飞至飞行管的质谱仪。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种正交激光束离子源装置，包括激光器、激光分束器以及若干光路，所述激光器与所述激光分束器通过光纤连接，每一所述光路与所述激光分束器连接，每一所述光路包括光纤以及固定装置，所述光路的光纤两端分别与所述激光分束器以及所述固定装置连接，所述激光分束器将所述激光器产生的激光分为若干束，每一束激光通过一所述光路射出形成入射光线，所述固定装置控制所述光路射出的入射光线的角度，每一所述入射光线与水平面形成夹角，若干入射光线与水平面的夹角相等，若干所述光路射出的入射光线汇聚于样品使样品离子化并产生离子束，所述离子束飞入飞行管并沿所述飞行管的延伸方向飞行。

进一步的，每一所述入射光线与水平面形成的夹角为0°-90°。

进一步的，若干所述入射光线在水平面的投影关于所述样品对称。

进一步的，所述光路的数量为四个，四所述光路形成四所述入射光线，四所述入射光线在水平面的投影正交。

进一步的，所述正交激光束离子源装置还包括靶板以及飞行管，所述靶板承载样品，所述飞行管位于所述靶板正上方。

进一步的，若干所述入射光线在所述靶板上共同形成的离子束垂直于所述靶板。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种质谱仪，包括上述任意一种正交激光束离子源装置。

相比现有技术，本发明正交激光束离子源装置还包括激光分束器以及若干光路，激光器与激光分束器通过光纤连接，每一光路与激光分束器连接，每一光路包括光纤以及固定装置，光路的光纤两端分别与激光分束器以及固定装置连接，激光分束器将激光器产生的激光分为若干束，每一束激光通过一光路射出形成入射光线，固定装置控制光路射出的入射光线的角度，每一入射光线与水平面形成夹角，若干入射光线与水平面的夹角相等，若干光路射出的入射光线汇聚于样品使样品离子化并产生离子束，离子束飞入飞行管并沿飞行管的延伸方向飞行通过上述设计，离子随反射光线能够垂直于水平面飞入加速区，使离子沿飞行管的延伸方向飞行，离子尽量飞至采样区，提高离子利用率，从而提高分辨率。

附图说明

图1为现有技术中质谱仪离子化装置的示意图；

图2为图1的现有技术中质谱仪离子化装置的角度示意图；

图3为本发明角度能够调节的质谱仪离子化装置的示意图；

图4为图3的角度能够调节的质谱仪离子化装置的角度示意图。

图中：11、激光器；12、入射光线；13、反射光线；14、样品；15、靶板；16、激光分束器；17、光路；170、光纤；171、固定装置。

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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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“及/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。

图1及图2为现有技术中的离子化装置。

如图1所示，现有的离子化装置包括激光器11、靶板15以及飞行管。样品14凝固在靶板15上。靶板15位于飞行管的正下方，飞行管的延伸方向与水平方向垂直。飞行管的端部与水平方向平行。由于靶板15至飞行管的传输通路上不能有任何阻挡，因此激光器11在水平方向上必须距离靶板15一定的距离，导致激光器11发射的入射光线12与靶板15法线之间存在一定的角度。靶板15与飞行管之间形成加速区。激光器11发射的入射光线12打到样品14上，样品14离子化后形成离子束并与反射光线13线路一致，飞入加速区，经加速区加速进入飞行管。

如图2所示，现有的离子化装置在工作过程中，激光(入射光线12)从激光器11中发射出来与水平面具有一个角度α，此时激光打到靶板15上的入射角度为γ＝90°-α。根据反射定理，光的入射角等于出射角，因此激光的反射光线13以垂直于靶板15的法线为对称轴与入射光线12对称，反射光线13与靶板15平面的角度记为β，此时β＝α。此时离子束与飞行管的延伸方向形成夹角，使离子束通过飞行管过程中与飞行管壁碰撞或产生偏移，只有少量能够到达采样区，导致样品14离子利用率不高。

图3至图4为本发明角度能够调节的质谱仪离子化装置，包括激光器11、激光分束器16、若干光路17、靶板15以及飞行管。

激光器11用于产生激光。

靶板15用于承载样品14。

激光分束器16用于将激光器11产生的激光分为若干束。在本实施例中，激光分束器16将激光器11产生的激光分为4束。

光路17用于传输激光并能控制激光的射出方向。具体的，每一光路17包括光纤170以及固定装置171。固定装置171用于固定光纤170的末端以控制激光形成的入射光线12的角度。光路17的光纤170两端分别与激光分束器16以及固定装置171连接。在本实施例中，光路17的数量为四个。

组装正交激光束离子源装置时，样品14凝固在靶板15上。靶板15位于飞行管的正下方，飞行管的延伸方向与水平方向垂直。飞行管的端部与水平方向平行。为了样品14产生的离子束能够飞入飞行管，靶板15至飞行管的传输通路上不能有任何阻挡。

激光器11通过光纤170与激光分束器16连接，激光器11产生的激光通过光纤170进入激光分束器16，并被激光分束器16分为若干束。每一光路17的光纤170两端分别与激光分束器16以及固定装置171连接。激光分束器16分光形成的激光束通过光路17的光纤170传输，并从光纤170靠近固定装置171的一端射出形成入射光线12。固定装置171用于固定光纤170的末端以控制激光形成的入射光线12的角度。

使用正交激光束离子源装置时，激光器11产生的激光通过光纤170进入激光分束器16，并被激光分束器16分为若干束，激光分束器16分光形成的激光束通过光路17的光纤170传输，并从光纤170靠近固定装置171的一端射出形成入射光线12。若干入射光线12与水平面的夹角相同并汇聚至样品14上。入射光线12与水平面的夹角β为0°-90°的任意值。若干入射光线12在水平面的投影关于样品14对称。由于若干入射光线12来源于同一激光器11，其有时间上的同时性，对于位于其焦点位置的样品14，具有在位置上的唯一性。即若干入射光线12激发同一时刻同一位置的待测物质(样品14)。对于其中任一入射光线12，其激发的样品14都会沿其反射角运动，受关于样品14对称的激光的共同影响，激发后的样品14速度方向只能垂直于靶板15向上，另外一对入射光线12的分析方式相同。此方式可实现激发后的待测物质均沿着靶板15的法线方向竖直向上飞行，减少离子束与飞行管之间的角度。

在本实施例中，光路17的数量为四个，四光路17形成四个入射光线12，四个入射光线12在水平方向的投影正交。样品14位于焦点。

本设计通过多路在水平面的投影关于样品14对称的激光束作为离子激发装置，使激发后的离子束沿着靶板15的法线运动。此种方式设计简单，无需引入复杂的光路系统，对于安装的精密度要求降低了很多；同时由于无需改变离子束飞行路径，因此也无需设置电极组对离子束进行偏转，在降低结构设计及安装难度的同时，简化了电子学系统的设计，减小了仪器的体积，简化了仪器的安装工序，降低了仪器的安装难度。本装置设计简洁，很大程度上节省了物料，操作简单，性能稳定，对操作人员的要求较低，对于仪器分辨率及灵敏度性能的提升具有很大意义。

本发明还涉及一种包含上述正交激光束离子源装置的质谱仪。

以上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演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种正交激光束离子源装置，包括激光器，其特征在于：所述正交激光束离子源装置还包括激光分束器以及若干光路，所述激光器与所述激光分束器通过光纤连接，每一所述光路与所述激光分束器连接，每一所述光路包括光纤以及固定装置，所述光路的光纤两端分别与所述激光分束器以及所述固定装置连接，所述激光分束器将所述激光器产生的激光分为若干束，每一束激光通过一所述光路射出形成入射光线，所述固定装置控制所述光路射出的入射光线的角度，每一所述入射光线与水平面形成夹角，若干入射光线与水平面的夹角相等，若干所述光路射出的入射光线汇聚于样品使样品离子化并产生离子束，所述离子束飞入飞行管并沿所述飞行管的延伸方向飞行。

2.根据权利要求1所述的正交激光束离子源装置，其特征在于：每一所述入射光线与水平面形成的夹角为0°-90°。

3.根据权利要求1所述的正交激光束离子源装置，其特征在于：若干所述入射光线在水平面的投影关于所述样品对称。

4.根据权利要求3所述的正交激光束离子源装置，其特征在于：所述光路的数量为四个，四所述光路形成四所述入射光线，四所述入射光线在水平面的投影正交。

5.根据权利要求1所述的正交激光束离子源装置，其特征在于：所述正交激光束离子源装置还包括靶板以及飞行管，所述靶板承载样品，所述飞行管位于所述靶板正上方。

6.根据权利要求5所述的正交激光束离子源装置，其特征在于：若干所述入射光线在所述靶板上共同形成的离子束垂直于所述靶板。

7.一种质谱仪，其特征在于：所述质谱仪包括如权利要求1-6任意一项所述的正交激光束离子源装置。

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