CN213424922U - 复合离子源小型便携飞行时间质谱系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，包括复合离子源、推斥极、离子加速区、离子无场飞行区、反射区和低真空检测器，离子无场飞行区的顶部左侧设置有离子加速区，离子加速区的上方设置有推斥极，离子加速区的左侧顶部设置有复合离子源，离子无场飞行区的顶部右侧设置有低真空检测器，离子无场飞行区的底部设置有反射区，紫外灯离子源的下方设置有电离室，电离室的右侧设置有聚焦电极，本实用新型结构设计合理，体积小，方便便携，且采用低气压下稳定工作的低真空检测器，使得飞行时间质谱仪在较差真空下依然保持稳定工作，同时使质谱具备软电离和硬电离功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及应急检测技术领域，具体涉及一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统。
背景技术
质谱技术因其高灵敏度、高准确度等特点，被广泛应用于化学分析，飞行时间质谱仪是最常用的质谱质量分析器之一，它根据在相同电场下，不同离子飞行时间的大小来判别检测物质的质荷比，从而推导出检测物质的相对分子质量，小型化的便携式质谱仪器，以实时在线检测、准确分析的特性满足快速测量样品的要求，主要应用于应急检测、过程控制等领域，近些年来，小型化质谱仪在环境检测、食品安全检疫、产品源头质量监控、突发事件应急等领域的应用越来越广泛。
目前常用的飞行时间质谱仪大部分为台式结构，体积很大，且需要工作在高真空下，高真空的维持需要昂贵的真空设备，同时离子源单一，不具备软电离和硬电离功能，为此，我们提出一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，体积小，方便便携，且采用低气压下稳定工作的低真空检测器，使得飞行时间质谱仪在较差真空下依然保持稳定工作，同时使质谱具备软电离和硬电离功能。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：
一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，包括复合离子源、推斥极、离子加速区、离子无场飞行区、反射区和低真空检测器，所述离子无场飞行区的顶部左侧设置有离子加速区，所述离子加速区的上方设置有推斥极，所述离子加速区的左侧顶部设置有复合离子源，所述离子无场飞行区的顶部右侧设置有低真空检测器，所述离子无场飞行区的底部设置有反射区；
所述复合离子源是由紫外灯离子源和EI离子源组成，且紫外灯离子源位于EI离子源的左侧上方，所述紫外灯离子源的下方设置有电离室，且电离室位于EI离子源的左侧；
所述电离室的右侧设置有聚焦电极，所述聚焦电极的右侧设置有引出电极，所述引出电极的右侧壁开设有离子出入孔；
所述离子无场飞行区包括中空方形电极，所述中空方形电极的顶部开设有第一离子入射口和第二离子入射口，且第一离子入射口位于第二离子入射口的左侧，所述中空方形电极的底部开设有第三离子入射口，且第三离子入射口、第二离子入射口和第一离子入射口均与中空方形电极的内腔相通；
所述反射区包括反射电极，所述反射电极的顶部自上而下等间距设置有第一叠加电极，所述第一叠加电极上开设有方形孔；
所述低真空检测器包括低真空微通道板，所述低真空微通道板的顶部设置有信号极。
优选地，上述用于复合离子源小型便携飞行时间质谱系统中，所述紫外灯离子源采用V-UV波段的100-200nm波，所述紫外灯离子源选用氙灯 (9.6eV)、氪灯(10.6eV)或氩灯(11.7eV)，方便用于检测样品的软电离。
优选地，上述用于复合离子源小型便携飞行时间质谱系统中，所述EI离子源为电子轰击离子源，通过采用高速高能量的电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子，分子离子继续受到电子轰击而引起化学键重拍，继而产生多种碎片离子，得到检测样品的多重信息。
优选地，上述用于复合离子源小型便携飞行时间质谱系统中，所述推斥极采用304型号的不锈钢导电材料制作而成，便于在其上面施加一定的脉冲电压，将离子束推入离子加速区。
优选地，上述用于复合离子源小型便携飞行时间质谱系统中，所述离子加速区是由自上而下等间距排布的第二叠加电极组合而成，所述第二叠加电极上开设有加速方孔，所述加速方孔的尺寸为40*30mm，用于离子束通过。
优选地，上述用于复合离子源小型便携飞行时间质谱系统中，所述离子无场飞行区的长度为105mm，所述离子加速区和反射区的尺寸与离子无场飞行区的尺寸均呈正比，通过减小离子无场飞行区的体积，离子加速区和反射区尺寸也大大减小，从而使得飞行时间质量分析器尺寸控制在长宽高 155*115*175mm内，从而使飞行时间质谱仪在硬件尺寸上实现了小型化、便携化。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型结构设计合理，第一：通过紫外灯离子源采用V-UV波段的 100-200nm波，方便用于检测样品的软电离；
第二：通过复合离子源、推斥极、离子加速区、离子无场飞行区、反射区和低真空检测器的配合，方便用于检测样品的硬电离，从而便于进行分析检测，同时采用低气压下稳定工作的低真空检测器，使得飞行时间质谱仪在较差真空下依然保持稳定工作。
第三：通过离子无场飞行区设计长度尺寸为105mm，离子加速区和反射区尺寸与离子无场飞行区尺寸存在着一定的正比例关系，通过减小离子无场飞行区的体积，离子加速区和反射区尺寸也大大减小，从而使得飞行时间质量分析器尺寸控制在长宽高155*115*175mm内，从而使飞行时间质谱仪在硬件尺寸上实现了小型化、便携化。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的使用状态结构示意图；
图2为本实用新型的复合离子源的结构示意图一；
图3为本实用新型的复合离子源的结构示意图二；
图4为本实用新型的推斥极的结构示意图；
图5为本实用新型的加速方孔的结构示意图；
图6为本实用新型的离子无场飞行区的结构示意图；
图7为本实用新型的图6的俯视图；
图8为本实用新型的反射区的结构示意图；
图9为本实用新型的低真空检测器的结构示意图；
图10为本实用新型的低真空微通道板的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-复合离子源，2-推斥极，3-离子加速区，4-离子无场飞行区，401-中空方形电极，402-第一离子入射口，403-第二离子入射口，404-第三离子入射口，5-反射区，501-方形孔，502-第一叠加电极，503-反射电极，6-低真空检测器，601-信号极，602-低真空微通道板，7-电离室，8-紫外灯离子源， 9-EI离子源，10-聚焦电极，11-引出电极，12-离子出入孔，13-加速方孔。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-10所示，一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，包括复合离子源1、推斥极2、离子加速区3、离子无场飞行区4、反射区5和低真空检测器6，离子无场飞行区4的顶部左侧设置有离子加速区3，离子加速区3是由自上而下等间距排布的第二叠加电极组合而成，第二叠加电极上开设有加速方孔13，加速方孔13的尺寸为40*30mm，用于离子束通过，离子加速区3的上方设置有推斥极2，推斥极2采用304型号的不锈钢导电材料制作而成，便于在其上面施加一定的脉冲电压，将离子束推入离子加速区3，离子加速区3的左侧顶部设置有复合离子源1，离子无场飞行区4的顶部右侧设置有低真空检测器6，离子无场飞行区4的底部设置有反射区5，复合离子源1 是由电离室7、紫外灯离子源8、EI离子源9、聚焦电极10、引出电极11和离子出入孔12组合而成，电离室7的上方设置有紫外灯离子源8，紫外灯离子源8采用V-UV波段的100-200nm波，紫外灯离子源8选用氙灯(9.6eV)、氪灯(10.6eV)或氩灯(11.7eV)，方便用于检测样品的软电离，电离室7 的右侧设置有聚焦电极10，聚焦电极10的右侧设置有引出电极11，引出电极11的右侧壁开设有离子出入孔12，电离室7的右侧设置有EI离子源9， EI离子源9为电子轰击离子源，通过采用高速高能量的电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子，分子离子继续受到电子轰击而引起化学键重拍，继而产生多种碎片离子，得到检测样品的多重信息，离子无场飞行区4包括中空方形电极401，中空方形电极401的顶部开设有第一离子入射口402和第二离子入射口403，且第一离子入射口402位于第二离子入射口403的左侧，中空方形电极401的底部开设有第三离子入射口404，且第三离子入射口404、第二离子入射口403和第一离子入射口402均与中空方形电极401的内腔相通，离子无场飞行区4的长度为105mm，离子加速区3和反射区5的尺寸与离子无场飞行区4的尺寸均呈正比，通过减小离子无场飞行区4的体积，离子加速区3和反射区5尺寸也大大减小，从而使得飞行时间质量分析器尺寸控制在长宽高155*115*175mm内，从而使飞行时间质谱仪在硬件尺寸上实现了小型化、便携化，反射区5包括反射电极503，反射电极503的顶部自上而下等间距设置有第一叠加电极502，第一叠加电极502上开设有方形孔501，低真空检测器6包括低真空微通道板602，低真空微通道板602的顶部设置有信号极601。
本实施例的一个具体应用为：本实用新型结构设计合理，通过由复合离子源1、推斥极2、离子加速区3、离子无场飞行区4、反射区5和低真空检测器6构成的小型便携飞行时间质谱系统中，检测样品由膜进样或毛细管直接进样，进入电离室7后，经紫外灯离子源8或EI离子源9电离后，经过聚焦电极10和引出电极11上的离子出入孔12进入推斥极2下面，通过在推斥极2上施加一定的脉冲电压，将离子束推入离子加速区3，离子束在离子加速区3内加速并获得一定的运动能量，离子束经由离子加速区3加速后，通过第一离子入射口402进入中空方形电极401内部，在中空方形电极401内部等电势条件下，从而在中空方形电极401内漂移，不同质荷比的离子在相同电场作用下，运动速度不同，从而先后通过第三离子入射口404进入反射区5 内，通过方形孔501对离子束通过，通过对反射电极503上施加一定的电压，将此区域内离子束减速并反射重新进入中空方形电极401内部，最后通过第二离子入射口403达到低真空检测器6内进行分析检测，由于离子到达低真空检测器6的时间不同，这样就将不同质荷比的离子区分开来，离子束打击在低真空微通道板602上后，会产生大量的二次电子，完成对离子信号的放大，二次电子打击在信号极601上形成一定的电流信号，从而被高速采集卡采集，低真空微通道板602可在较差真空下(0.1pa至0.0001pa)稳定工作，从而使得小型飞行时间质谱系统可采用低抽速的真空泵组，泵组体积大大减小的同时，也减小了仪器功耗，通过离子无场飞行区4设计长度尺寸为105mm，离子加速区3和反射区5尺寸与离子无场飞行区4尺寸存在着一定的正比例关系，通过减小离子无场飞行区4的体积，离子加速区3和反射区5尺寸也大大减小，从而使得飞行时间质量分析器尺寸控制在长宽高155*115*175mm 内，从而使飞行时间质谱仪在硬件尺寸上实现了小型化、便携化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，包括复合离子源(1)、推斥极(2)、离子加速区(3)、离子无场飞行区(4)、反射区(5)和低真空检测器(6)，其特征在于：所述离子无场飞行区(4)的顶部左侧设置有离子加速区(3)，所述离子加速区(3)的上方设置有推斥极(2)，所述离子加速区(3)的左侧顶部设置有复合离子源(1)，所述离子无场飞行区(4)的顶部右侧设置有低真空检测器(6)，所述离子无场飞行区(4)的底部设置有反射区(5)；
所述复合离子源(1)是由紫外灯离子源(8)和EI离子源(9)组成，且紫外灯离子源(8)位于EI离子源(9)的左侧上方，所述紫外灯离子源(8)的下方设置有电离室(7)，且电离室(7)位于EI离子源(9)的左侧；
所述电离室(7)的右侧设置有聚焦电极(10)，所述聚焦电极(10)的右侧设置有引出电极(11)，所述引出电极(11)的右侧壁开设有离子出入孔(12)；
所述离子无场飞行区(4)包括中空方形电极(401)，所述中空方形电极(401)的顶部开设有第一离子入射口(402)和第二离子入射口(403)，且第一离子入射口(402)位于第二离子入射口(403)的左侧，所述中空方形电极(401)的底部开设有第三离子入射口(404)，且第三离子入射口(404)、第二离子入射口(403)和第一离子入射口(402)均与中空方形电极(401)的内腔相通；
所述反射区(5)包括反射电极(503)，所述反射电极(503)的顶部自上而下等间距设置有第一叠加电极(502)，所述第一叠加电极(502)上开设有方形孔(501)；
所述低真空检测器(6)包括低真空微通道板(602)，所述低真空微通道板(602)的顶部设置有信号极(601)。
2.根据权利要求1所述的一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，其特征在于：所述紫外灯离子源(8)采用V-UV波段的100-200nm波，所述紫外灯离子源(8)可选用氙灯(9.6eV)、氪灯(10.6eV)或氩灯(11.7eV)。
3.根据权利要求1所述的一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，其特征在于：所述EI离子源(9)为电子轰击离子源。
4.根据权利要求1所述的一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，其特征在于：所述推斥极(2)采用304型号的不锈钢导电材料制作而成。
5.根据权利要求1所述的一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，其特征在于：所述离子加速区(3)是由自上而下等间距排布的第二叠加电极组合而成，所述第二叠加电极上开设有加速方孔(13)，所述加速方孔(13)的尺寸为40*30mm。
6.根据权利要求1所述的一种复合离子源小型便携飞行时间质谱系统，其特征在于：所述离子无场飞行区(4)的长度为105mm，所述离子加速区(3)和反射区(5)的尺寸与离子无场飞行区(4)的尺寸均呈正比。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113594020A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-02 | 山东大学 | 一种直线式同轴反射便携飞行时间质谱及其应用 |
| CN114256054A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-29 | 广州禾信仪器股份有限公司 | 一种飞行时间质谱仪及检测系统 |
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| CN114256054A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-29 | 广州禾信仪器股份有限公司 | 一种飞行时间质谱仪及检测系统 |
| CN114256054B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-07-04 | 广州禾信仪器股份有限公司 | 一种飞行时间质谱仪及检测系统 |
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