CN209515602U - 一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，包括第一杆组、第二杆组，所述第一杆组、第二杆组相互平行设置；第一杆组包括第一正极杆、第一负极杆，第一正极杆、第一负极杆分别设置有两根，第一正极杆、第一负极杆间隔设置，四根杆体相互平行且绕着同一根平行线均匀设置；第二杆组结构与第一杆组结构相同，设置有第二正极杆、第二负极杆；所述第一杆组、第二杆组杆体设置所围绕的平行线相互重合，第一正极杆与第二正极杆在截面上相互错开；所述第一正极杆与第二正极杆通过导线连接在射频信号源正极端，第一负极杆与第二负极杆通过导线连接在射频信号源负极端。

Description

一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置

技术领域

本实用新型涉及质谱导引技术领域，具体为一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置。

背景技术

质谱分析方法是分析领域中的金标准，有赖于质谱仪的高灵敏度、高分辨能力和高特异性检测，质谱仪系统的关键物理结构部件一般包括离子源、离子导引、质量分析器、离子检测器等，而质谱仪的高灵敏度很大程度上依赖于位于离子源和质量分析器之间的离子导引。目前离子导引的研究集中在往高传输效率、无质量歧视、中性成分滤除等方向。

目前最常用的离子导引主要是施加了射频电压的四级杆，同时还有离子透镜、离子漏斗、六级杆、八极杆或多种导引复合使用的形式。四极离子导引是由四根带有射频电压的准确平行杆构成。其中相对的两个电极上施加的是等电位，而相邻电极之间施加的为反向点位。由于射频电压高速交变的特点，离子会在靠近和原理电极两种状态之间转换，而通过合理配置电压条件可以实现离子有序的通过四级杆。同样的六极杆和八极杆也是类似。目前的实际应用过程中很少会出现单一四极杆导引的形式，一级导引的离子传输效率相对较低。大多采用复合导引的形式，如四极杆+四级杆、四级杆+六极杆、六极杆+八极杆等多种多样的组合形式，而且在不同的导引杆之间还会设置静电离子透镜，修正由于电极两端的边缘场效应带来的离子不规则运动带来的损失。更有甚者会出现三级、四级导引传输的情况，还会复合包括离子漏斗等各类离子传输装置。这些多级导引的方式提高了传输的效率，但大大增加了仪器的配套设施和配套电路的建设要求，这些无疑增加了仪器的体积和制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，包括杆组，所述杆组设置有多组，相邻的杆组分别设置为第一杆组、第二杆组，所述第一杆组、第二杆组相互平行设置；第一杆组包括第一正极杆、第一负极杆，第一正极杆、第一负极杆分别设置有两根，第一正极杆、第一负极杆间隔设置，且互不对齐；四根杆体相互平行且绕着同一根平行线均匀设置；第二杆组结构与第一杆组结构相同，设置有第二正极杆、第二负极杆；所述第一杆组、第二杆组杆体设置所围绕的平行线相互重合，第一正极杆与第二正极杆在截面上相互错开；所述第一正极杆与第二正极杆通过导线连接在射频信号源正极端，第一负极杆与第二负极杆通过导线连接在射频信号源负极端。

优选的，所述第一杆组、第二杆组之间设置有非导电材料；所述非导电材料包括绝缘部件、离子透镜和空气。

优选的，所述杆组内设置的杆体个数包括但不限于四根、六根、八根、十根，分别对应四极杆、六极杆、八极杆、十极杆；且杆组之间的组合为任意多种杆组混合组合。

优选的，所述第一正极杆、第二正极杆与平行线连线之间的夹角设置为α，α不可为0°、90°、180°、270°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用多组四极杆组合使用，使用一套射频电源供电，有效节约了仪器成本和体积；且多组四极杆之间采用了同轴放置，而不同组四极杆的各个电极均离轴的放置方式，能够有效的防止高气压、高电压下的距离过近放电，也可以通过杆组间的边缘高阶场互相抵消，保障了离子传输过程的外源性动能获得引起的自解离、互相碰撞等一系列能产生离子丢失的情况，大大提高离子传输效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的杆组连接结构示意图；

图3为本实用新型的小偏转角度截面结构示意图；

图4为本实用新型的大偏转角度截面结构示意图；

图5为本实用新型的优选截面结构示意图；

图6为本实用新型的离子损失率-导引上所加射频电压的关系示意图；

图中标号：1、第一杆组；11、第一正极杆；12、第一负极杆；2、第二杆组；21、第二正极杆；22、第二负极杆；3、射频信号源；31、导线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，包括杆组，所述杆组设置有多组，相邻的杆组分别设置为第一杆组1、第二杆组2，所述第一杆组1、第二杆组2相互平行设置；第一杆组1包括第一正极杆11、第一负极杆12，第一正极杆11、第一负极杆12分别设置有两根，第一正极杆11、第一负极杆12间隔设置，且互不对齐；四根杆体相互平行且绕着同一根平行线均匀设置；第二杆组2结构与第一杆组1结构相同，设置有第二正极杆21、第二负极杆22；所述第一杆组1、第二杆组2杆体设置所围绕的平行线相互重合，第一正极杆11与第二正极杆21在截面上相互错开；所述第一正极杆11与第二正极杆21通过导线31连接在射频信号源3正极端，第一负极杆12与第二负极杆22通过导线31连接在射频信号源3负极端。

进一步的，所述第一杆组1、第二杆组2之间设置有非导电材料；所述非导电材料包括绝缘部件、离子透镜和空气。

进一步的，所述杆组内设置的杆体个数包括但不限于四根、六根、八根、十根，分别对应四极杆、六极杆、八极杆、十极杆；且杆组之间的组合为任意多种杆组混合组合。

进一步的，所述第一正极杆11、第二正极杆21与平行线连线之间的夹角设置为α，α不可为0°、90°、180°、270°。

工作原理：杆组设置有多组，相邻的杆组分别为第一杆组1、第二杆组2，每组杆组内设置有多对杆体，每对杆体分别为正极杆、负极杆，相邻的第一杆组1、第二杆组2内的正极杆、负极杆相互错开；如图3所示，为第一正极杆11、第二负极杆21与平行线连线之间的夹角α小于90°的情况，如图4所示，为α大于90°，如图5所示，为α等于45°，各个电极截面平均分配的状态；在图4中的杆体，在几何意义上其放置等同于(α-90°)的状态，但是不同杆组间距离最近的两根电极上的电位发生了变化。通过调整该α的值能够实现对于不同尺寸的导引组合的边缘复合高阶场的优化，实现导引性能的提升。

杆体的长度、杆组之间的距离均根据具体情况具体调整；不同杆组之间的空间可以设置为可以利用电绝缘体连接，也可以在中间位置放置聚焦透镜；射频信号源3通过导线31分别向第一正极杆11与第二正极杆21施加正向的射频信号，通过导线31分别向第一负极杆12与第二负极杆22施加负向的射频信号。第一杆组1、第二杆组2相邻的中间位置为边缘场存在的位置，也是对离子影响最大的位置，通过第一杆组1、第二杆组2的电极不对称性的电场综合叠加性，弥补杆组间的高阶场缺陷，降低第一杆组1末端边缘场效应对离子造成的不稳定发散的影响。

本实用新型中的非对齐多段式四极杆导引结构还可以为三组甚至更多组的四极导引杆结构的组合形式，不管三组甚至更多组的四极导引杆结构，相邻的第一杆组1、第二杆组2中的杆体相互错开，虽然相隔的杆组之间的杆体在截面上可能存在重合的情况，保证相邻的杆组杆体错开，处于偏轴状态，就能够保证杆组的作用。

本实用新型中非对齐多段式四极杆导引结构仅凭单个传输单元和单个射频信号源，即可实现类似于传统多级导引传输的功能，无论是结构还是电压施加需求都更加简单。

同时通过进一步的测试，在相同的施加电压条件时，相比于传统的两段式四极杆导引方式，非对齐多段式四极杆导引在高电压区间内(V0-p≧500V)离子损失明显下降，也就是可以取得更好的离子传输效果；测试结果如图6所示。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，其特征在于：包括杆组，所述杆组设置有多组，相邻的杆组分别设置为第一杆组(1)、第二杆组(2)，所述第一杆组(1)、第二杆组(2)相互平行设置；第一杆组(1)包括第一正极杆(11)、第一负极杆(12)，第一正极杆(11)、第一负极杆(12)分别设置有两根，第一正极杆(11)、第一负极杆(12)间隔设置，且互不对齐；四根杆体相互平行且绕着同一根平行线均匀设置；第二杆组(2)结构与第一杆组(1)结构相同，设置有第二正极杆(21)、第二负极杆(22)；所述第一杆组(1)、第二杆组(2)杆体设置所围绕的平行线相互重合，第一正极杆(11)与第二正极杆(21)在截面上相互错开；所述第一正极杆(11)与第二正极杆(21)通过导线(31)连接在射频信号源(3)正极端，第一负极杆(12)与第二负极杆(22)通过导线(31)连接在射频信号源(3)负极端。

2.根据权利要求1所述的一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，其特征在于：所述第一杆组(1)、第二杆组(2)之间设置有非导电材料；所述非导电材料包括绝缘部件、离子透镜和空气。

3.根据权利要求1所述的一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，其特征在于：所述杆组内设置的杆体个数包括但不限于四根、六根、八根、十根，分别对应四极杆、六极杆、八极杆、十极杆；且杆组之间的组合为任意多种杆组混合组合。

4.根据权利要求1所述的一种非对齐多段式四极杆导引的离子传输装置，其特征在于：所述第一正极杆(11)、第二正极杆(21)与平行线连线之间的夹角设置为α，α不可为0°、90°、180°、270°。