CN217788330U - 一种混合气体的小型质谱分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境检测和医疗诊断的技术领域，公开一种混合气体的小型质谱分析装置，包括：初级反应组件、次级反应组件以及离子检测器；在电离反应腔室设置离子源和反应试剂引入管道形成初级反应组件，在三维离子阱设置待检测混合气体引入管道形成次级反应组件，初级反应组件生成初级反应离子，次级反应组件令初级反应离子与待检测混合气体反应生成次级反应离子，令次级反应离子按质荷比从低到高打在离子检测器形成质谱图，实现对次级反应离子的检测，通过检测次级反应离子来对待检测混合气体进行分析，本实用新型具有复杂度低、所需装置少的优点，解决现有技术中使用气相色谱技术导致系统复杂度高无法满足现场检测时对分离时效的要求的问题。

Description

一种混合气体的小型质谱分析装置

技术领域

本实用新型涉及环境检测和医疗诊断的技术领域，尤其是一种混合气体的小型质谱分析装置。

背景技术

由于质谱技术具有的高特异性、高灵敏度等优势，以及小型化便携质谱仪的不断发展，依托于质谱平台的现场在线气体检测技术也在逐步赢得青睐并广泛应用。

目前，常用的依托于质谱平台的气体检测技术有：气相色谱质谱联用技术，根据不同检测需求配合不同的色谱柱，加上EI离子源70eV强大的电离能力，可以实现各种有机和无机气体的检测；软电离技术，软电离技术是在不加色谱分离的前提下，避免单EI源能量过大产生的碎片离子峰对结果的检测发展起来的温和电离技术，如单光子电离质谱、选择离子流动管质谱以及质子转移反应质谱等。

在现有的气相色谱质谱联用技术中，色谱分离时效长，且对不同的气体分离时需要配备不同的色谱柱，系统复杂度高，无法满足现场检测时对分离时效的要求；且初级离子的形成对电离方式有特定要求，难以实现小型化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混合气体的小型质谱分析装置，旨在解决现有需要使用气相色谱技术导致系统复杂度高从而无法满足现场检测时对分离时效的要求的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供一种混合气体的小型质谱分析装置，包括：

初级反应组件和次级反应组件以及离子检测器；

所述初级反应组件包括电离反应腔室、离子源以及反应试剂引入管道，所述电离反应腔室朝向所述次级反应组件的一端上设置有腔室开口，所述离子源和所述反应试剂引入管道设置在所述电离反应腔室上，所述反应试剂引入管道用于向所述电离反应腔室中引入反应试剂，所述离子源用于对所述电离反应腔室中的所述反应试剂进行电离作用，以生成初级反应离子；

所述次级反应组件包括三维离子阱和待检测混合气体引入管道，所述待检测混合气体引入管道设置在所述三维离子阱上，所述三维离子阱用于从所述电离反应腔室中吸取所述初级反应离子，并排除所述初级反应离子中未被选择的离子，以获取特定初级反应离子，所述混合气体引入管道用于向所述三维离子阱中引入待检测混合气体，以和所述特定初级反应离子发生反应，生成次级反应离子；

所述离子检测器设置在所述三维离子阱的后端，用于接收所述次级反应离子并生成质谱图，以实现对所述次级反应离子的检测。

在其中一个实施例中，所述三维离子阱包括环形电极、第一端盖电极以及第二端盖电极；

所述环形电极外表面为圆柱形，内表面轴向截面为矩形和双曲面形中的任意一种，所述环形电极侧壁设置有一个孔洞，所述孔洞用于与所述待检测混合气体引入管道连接设置；

所述第一端盖电极和所述第二端盖电极为圆形薄片，所述圆形薄片的厚度小于0.5CM，所述第一端盖电极和所述第二端盖电极的中心位置设置有圆形的开口；

所述第一端盖电极和所述第二端盖电极分别设置在所述环形电极的两侧，以形成具有两个所述开口的腔体，其中，所述第一端盖电极朝向所述电离反应腔室设置，所述第二端盖电极朝向所述离子检测器设置。

在其中一个实施例中，所述环形电极、所述第一端盖电极以及所述第二端盖电极的材质为不锈钢、表面镀金的导电材料、表面镀银的导电材料以及表面镀铂族金属的导电材料中的任意一种。

在其中一个实施例中，所述孔洞的直径小于1CM。

在其中一个实施例中，所述开口的直径小于1CM。

在其中一个实施例中，所述三维离子阱与电压施加信号系统连接设置；

所述电压施加信号系统包括高频信号发生器、第一直流电压源、第二直流电压源、低频信号发生器；

所述高频信号发生器与所述环形电极连接设置，用于对所述环形电极施加高压射频信号；

所述第一直流电压源与所述第一端盖电极连接设置，用于对所述第一端盖电极施加直流电压；

所述第二直流电压源与所述第二端盖电极连接设置，用于对所述第二端盖电极施加直流电压；

所述低频信号发生器与所述第一端盖电极和所述第二端盖电极连接设置，用于对所述第一端盖电极和所述第二端盖电极施加低压辅助交流信号，所述低压辅助交流信号在不同步骤中的频率不同，最高频率不超过所述高压射频信号频率的一半。

在其中一个实施例中，所述离子源为电子轰击离子源和等离子放电离子源中的任意一种；

与现有技术相比，在电离反应腔室上设置离子源和反应试剂引入管道形成初级反应组件，在三维离子阱上设置待检测混合气体引入管道形成次级反应组件，初级反应组件用于生成初级反应离子，次级反应组件用于获取初级反应离子，令其和待检测混合气体发生反应，以生成次级反应离子，令次级反应离子按质荷比从低到高依次打在离子检测器上形成质谱图，以实现对次级反应离子的检测，本实用新型具有复杂度低、所需装置少的优点，解决了现有技术中需要使用气相色谱技术导致系统复杂度高从而无法满足现场检测时对分离时效的要求的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析装置的电压信号施加系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析装置的两种环形电极的轴向截面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析方法的步骤示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析方法的步骤S1示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析方法的步骤S2示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析方法的步骤S3示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种混合气体的小型质谱分析方法的步骤S4示意图。

附图标记：1-初级反应组件、2-次级反应组件、11-电离反应腔室、12-离子源、13-反应试剂引入管道、110-腔室开口、21-三维离子阱、22-待检测混合气体引入管道、211-环形电极、212-第一端盖电极、213-第二端盖电极、214-开口、215-孔洞、3-电压信号施加系统、31-高频信号发生器、32-第一直流电压源、33-第二直流电压源、34-低频信号发生器、4-离子检测器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1、图2、图6所示，为本实用新型提供较佳实施例，第一方面，本实用新型提供一种混合气体的小型质谱分析方法，包括：

步骤S1：对反应试剂进行电离作用，以获取初级反应离子。

具体地，当反应试剂接收电离作用后，能够生成初级反应离子，初级反应离子中包含有多种种类的反应离子，每一种的反应离子可以与一种气体发生反应，产生一种次级反应离子，因此可以通过对次级反应离子的检测，来判断与初级反应离子发生反应的气体成分。

步骤S2：对初级反应离子进行筛选，以获取特定初级反应离子。

具体地，在反应试剂接收电离作用后，将会产生初级反应离子，初级反应离子中一部分被选择为特定初级反应离子用于与待检测混合气体发生反应，一部分会对前者的反应造成负面影响，若保留这些未被选择的初级反应离子，则会影响后续的特定初级反应离子与待检测混合气体反应生成的次级反应离子，不利于对待检测混合气体的定性分析，因此这些未被选择的初级反应离子需要被排除，之后则可以获取特定初级反应离子。

步骤S3：引导待检测混合气体与特定初级反应离子发生反应，以获取次级反应离子。

具体地，待检测混合气体中包括若干种气体成分，每一种气体成分与特定初级反应离子发生反应时，会生成不同的次级反应离子，因此可以通过检测次级反应离子，来判断与特定初级反应离子发生反应的待检测混合气体的气体成分。

步骤S4：对次级反应离子进行质谱分析和检测。

具体地，特定初级反应离子和待检测混合气体发生反应后，会生成次级反应离子，此时特定初级反应离子仍具有部分未反应的预留，为了确保检测的准确性，需要先对特定初级反应离子进行排除，再对次级反应离子进行检测。

更具体地，检测次级反应离子的方式为：对次级反应离子施加逐渐提高的射频电压，不同质量数的离子会在不同的射频电压下射出并打在离子检测器4上，形成用于检测离子的质谱图。

在上述提供的一种混合气体的小型质谱分析方法中，使用离子源12将反应试剂电离成初级反应离子，并使用三维离子阱21从中获取特定初级反应离子，将待检测混合气体引入三维离子阱21中，两者反应生成次级反应离子，并驱动次级反应离子打在离子检测器4上形成质谱图，以检测待检测混合气体的气体成分，本实用新型具有复杂度低、所需装置少的优点，解决了现有技术中离子源产生的初级反应离子杂乱，影响后续与待检测混合气体反应产生的次级反应离子，不利于对待检测混合气体的定性分析的问题。

参照图5所示，步骤S1包括：

步骤S11：将反应试剂引入电离反应腔室11中。

具体地，电离是指不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程，电离反应腔室11具有容纳反应试剂的功能，反应试剂在电离反应腔室11中进行电离反应，以生成初级反应离子。

更具体地，电离反应腔室11具有供反应试剂进入的反应试剂引入管道13，通过反应试剂引入管道13，可以将反应试剂引入电离反应腔室11中。

更具体地，在电离反应试剂生成初级反应离子时，需要为其提供一个容纳腔体，以避免初级反应离子逸散造成危害，因此在电离反应腔室11上设置反应试剂引入管道13，将反应试剂引入电离反应腔室11中。

步骤S12：启动设置在电离反应腔室11内的离子源12，对反应试剂进行电离作用，以获取初级反应离子。

具体地，离子源12是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置；离子源12设置在电离反应腔室11中，用于对反应试剂进行电离，以获取初级反应离子，初级反应离子将在离子源12的作用下射向指定方向，而在指定方向上设置有三维离子阱21，以进行后续的反应。

更具体地，离子源12设置在电离反应腔室11上，当反应试剂进入电离反应腔室11后，启动离子源12对反应试剂进行电离。

参照图6所示，步骤S2包括：

步骤S21：在三维离子阱21的环形电极211上施加特定频率的高压射频信号，第一端盖电极212上施加10V以下的直流电压，第二端盖电极213上施加30V以上的直流电压，以将初级反应离子引入三维离子阱21中。

具体地，三维离子阱21由一对环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213组成，是一种利用电场或磁场将离子（即带电原子或分子）俘获和囚禁在一定范围内的装置，其中，第一端盖电极212和第二端盖电极213分别设置在环形电极211的两端，并且第一端盖电极212和第二端盖电极213上均设置有开口214，离子可以通过开口214进出三维离子阱21。

更具体地，三维离子阱21设置在电离反应腔室11的外侧，并且两者处在同一基准线上，电离反应腔室11朝向三维离子阱21设置的一端上设置有腔室开口110，第一端口电极211朝向电离反应腔室11设置，初级反应离子可以通过腔室开口110和开口214从电离反应腔室11中转移至三维离子阱21中。

更具体地，端盖电极212分为两者状态：当第一端盖电极212和第二端盖电极213保持着30V以上的直流电压时，第一端盖电极212和第二端盖电极213为关闭态，此时离子无法进入或离开三维离子阱21，当第一端盖电极212和第二端盖电极213任一的直流电压在10V以下时，第一端盖电极212和第二端盖电极213为开启态，此时离子可以通过直流电压在10V以下的那个端盖电极的开口214进入或离开三维离子阱21。

可以理解的是，当离子源12对反应试剂进行电离时，降低第一端盖电极212的直流电压，令其进入开启态，通过腔室开口110和开口214将电离反应腔室11中的初级反应离子吸取进入三维离子阱21中。

更具体地，环形电极211上施加特定频率的高压射频信号，用于对三维离子阱21中的特定初级反应离子进行囚禁，令其稳定存在于三维离子阱21中。

更具体地，高压射频信号的电压大于100V，频率大于500KHZ。

步骤S22：提高第一端盖电极212的直流电压至与第二端盖电极213相同，以对初级反应离子进行囚禁。

具体地，三维离子阱21的第一端盖电极212用于通过较低的直流引入离子进入三维离子阱21，通过较高的直流防止离子进入或离开，而环形电极211则用于对三维离子阱21中的离子进行束缚和放松；更具体地，进入三维离子阱21中的初级反应离子中，一部分是用于与待检测混合气体发生反应以生成次级反应离子的特定初级反应离子，另一部分则需要排出，以避免对次级反应离子产生干扰。

更具体地，当初级反应离子进入三维离子阱21后，提高第一端盖电极212的直流电压，令第一端盖电极212进入关闭态，此时初级反应离子将被囚禁在三维离子阱21中无法离开。步骤S23：在第一端盖电极212和第二端盖电极213之间施加与被选择去除的初级反应离子运动频率相同的低压辅助交流信号，以实现对特定初级反应离子的筛选和富集。

S23：在第一端盖电极212和第二端盖电极213之间施加与初级反应离子中被选择去除的离子运动频率相同的低压辅助交流信号，以实现对特定初级反应离子的筛选和富集。

具体地，所有初级反应离子被囚禁在三维离子阱21中，所有的初级反应离子分为特定反应离子和未被选择的初级反应离子，在第一端盖电极212和第二端盖电极213上施加被选择去除的初级反应离子的运动频率的低压辅助交流信号，能够令被选择去除的初级反应离子通过第一端盖电极212和第二端盖电极213的开口214离开三维离子阱21中，以实现对特定初级反应离子的筛选和富集。

更具体地，低压辅助交流信号的电压幅度小于10V。

参照图7所示，步骤S3包括：

步骤S31：将待检测混合气体引入三维离子阱21中。

具体地，三维离子阱21上设置有待检测混合气体引入管道22，用于将待检测混合气体引入三维离子阱21中，可以理解的是，特定初级反应离子被环形电极211束缚在三维离子阱21中，因此特定初级反应离子不会通过气体引入管道离开三维离子阱21。

更具体地，特定初级反应离子可以和待检测混合气体发生反应，两者反应生成次级反应离子。

步骤S32：待检测混合气体和特定初级反应离子发生反应，生成次级反应离子。

具体地，待检测混合气体和特定初级反应离子将在三维离子阱21中发生反应，以生成次级反应离子，待检测混合气体和特定初级反应离子的反应需要一段时间，在引入待检测混合气体后，需要等待一段时间令待检测混合气体和特定初级反应离子进行充分反应，可以理解的是，当待检测混合气体完成反应生成次级反应离子时，特定初级反应离子仍会残留部分。

参照图8所示，步骤S4包括：

步骤S41：在第一端盖电极212和第二端盖电极213之间施加与特定初级反应离子运动频率相同的低压辅助交流信号，令特定初级反应离子逃逸出三维离子阱21。

具体地，为了确保待检测混合气体能够完全发生反应，因此需要在三维离子阱21中设置过量的特定初级反应离子，因此在待检测混合气体和特定初级反应离子发生反应后，会有部分特定初级反应离子留存在三维离子阱21中，为了避免对次级反应离子的检测的干扰，此时需要对这些留存的特定初级反应离子进行排除。

更具体地，令第一端盖电极212和第二端盖电极213施加特定初级反应离子的运动频率的低压辅助交流信号，三维离子阱21中的特定初级反应离子将在低压辅助交流信号的作用下进行运动，从而逃逸出三维离子阱21中，此时，三维离子阱21中只剩下次级反应离子。

步骤S42：扫描施加在环形电极211上的高压射频信号的幅度，令次级反应离子按质荷比从低到高依次射出三维离子阱21，打在离子检测器4上形成质谱图，以实现对次级反应离子的检测。

具体地，使用射频电压对次级反应离子进行幅度扫描，次级反应离子在射频电压的驱动下会射出三维离子阱21，打到离子检测器4上，完成检测，由此可以判断次级反应离子的种类，依次来判断待检测混合气体的气体成分。

更具体地，由环形电极211对次级反应离子施加高频高压的射频信号，次级反应离子在扫描幅值的射频信号的驱动下通过第二端口电极上的开口214射出三维离子阱21，不同的次级反应离子的质量不同，因此次级反应离子会在不同的射频电压驱动下射出三维离子阱21，随着射频电压的增高，不同质量数的离子依次射出打到离子检测器4上，形成质谱图，一种次级反应离子对应待检测混合气体的一种成分，因此通过质谱图可以对待检测混合气体进行成分分析。

更具体地，在扫描高频高压的射频信号的幅值的同时，第一端盖电极212和第二端盖电极213直接也可以施加一个固定频率的低压辅助交流信号，来增强离子的出射效果，得到更好的质谱信号。

参阅图1、图2所示，第二方面，本实用新型提供一种混合气体的小型质谱分析装置，包括：

初级反应组件1、次级反应组件2以及离子检测器4。

具体地，初级反应组件1包括电离反应腔室11、离子源12以及反应试剂引入管道13，次级反应组件2包括三维离子阱21和待检测混合气体引入管道22。

更具体地，初级反应组件1和次级反应组件2设置在同一基准线上，更具体地，离子源12和反应试剂引入管道13设置在电离反应腔室11上，电离反应腔室11朝向次级反应组件2的一端上设置有腔室开口110，待检测混合气体设置在三维离子阱21上，可以理解的是，电离反应腔室11和三维离子阱21设置在同一基准线上。

更具体地，初级反应组件1用于生成初级反应离子：反应试剂通过反应试剂引入管道13进入电离反应腔室11中，并由离子源12对其进行电离作用，从而生成初级反应离子。

更具体地，次级反应组件2用于生成次级反应离子并对其进行检测：三维离子阱21首先从电离反应腔室11中获取初级反应离子，并从中排除特定初级反应离子以外的离子，从而只保留特定初级反应离子在三维离子阱21中，此时通过待检测混合气体引入管道22将待检测混合气体引入三维离子阱21中，令两者发生反应，以生成次级反应离子，三维离子阱21控制次级反应离子设射出三维离子阱21，射出的次级反应离子由离子检测器4进行接收以形成质谱图，由于不同的离子会在不同的射频电压驱动下射出三维离子阱21，由此可以判断出次级反应离子的种类，实现对待检测混合气体的检测。

更具体地，三维离子阱21的两端均设置有开口214，以供离子进出，而电离反应腔室11朝向三维离子阱21的一面也具有腔室开口110，用于供初级反应离子转移至三维离子阱21中。

更具体地，当初级反应离子在电离反应腔室11中时，启动三维离子阱21的端盖电极212，将电离反应腔室11中的初级反应离子转移至三维离子阱21中。

更具体地，当初级反应离子在三维离子阱21中的同时，启动三维离子阱21的环形电极211，将三维离子阱21中的初级反应离子进行囚禁，并在第一端盖电极212和第二端盖电极213之间施加被寻找去除的初级反应离子的频率的低压辅助交流信号，以对这些离子进行去除，此时三维离子阱21中只保留特定初级反应离子。

更具体地，当待检测混合气体与特定初级反应离子反应生成次级反应离子之后，使用第一端盖电极212和第二端盖电极213去除残留的特定初级反应离子，此时三维离子阱21中只剩下次级反应离子，此时使用射频电压对次级反应离子进行幅度扫描，次级反应离子将在射频电压的驱动下从第二端盖电极213的开口214中射出，不同的次级反应离子的质量不同，因此次级反应离子会在不同的射频电压驱动下射出三维离子阱21；可以理解的是，射频电压逐渐提高，不同的次级反应离子依次射出，打到离子检测器4上形成质谱图，又因为一种次级反应离子对应待检测混合气体的一种成分，因此通过质谱图可以对待检测混合气体进行成分分析。

在上述提供的一种混合气体的小型化质谱分析装置中，在电离反应腔室11上设置离子源12和反应试剂引入管道13形成初级反应组件1，在三维离子阱21上设置待检测混合气体引入管道22形成次级反应组件2，初级反应组件1用于生成初级反应离子，次级反应组件2用于获取初级反应离子，令其和待检测混合气体发生反应，以生成次级反应离子，并通过检测次级反应离子来对待检测混合气体进行分析，本实用新型具有复杂度低、所需装置少的优点，解决了现有技术中需要使用气相色谱技术导致系统复杂度高从而无法满足现场检测时对分离时效的要求的问题。

在一些实施例中，三维离子阱21包括环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213。

具体地，参阅图3所示，环形电极211外表面为圆柱形，内表面轴向截面为矩形和双曲面形中的任意一种，即环形电极211可以是一个圆柱桶，也可以是一个内表面为双曲面电极的桶，并且在环形电极211的侧壁上设置有一个孔洞215，孔洞215用于与待检测混合气体引入管道13连接设置，以供待检测混合气体将进入到三维离子阱21中，更具体地，孔洞215的直径小于1CM。

更具体地，第一端盖电极212和第二端盖电极213外形均呈圆形薄片，其厚度小于0.5CM，第一端盖电极212和第二端盖电极213的中心位置上设置有圆形的开口214，开口用于供离子进出三维离子阱21中，更具体地，开口214的直径限于1CM。

更具体地，第一端盖电极212和第二端盖电极213均设置在环形电极211的两侧，以形成具有两个开口214的腔体，其中，第一端盖电极212朝向电离反应腔室11设置，用于接收电离反应腔室11中产生的初级反应离子，第二端盖电极213朝向离子检测器4设置，用于射出次级反应离子至离子检测器4上以形成质谱图。

在一些实施例中，环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213的材质包括不锈钢、表面镀金的导电材料、表面镀银的导电材料以及表面镀铂族金属的导电材料中的任意一种。

具体地，环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213具有被施加电流和射频信号的功能，即环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213需要具有良好的导电性能，因此，环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213的材质可以为不锈钢、或者是在导电材料上镀金、镀银、镀铂族金属。

参阅图2所示，在一些实施例中，三维离子阱21与电压施加信号系统3连接设置。

具体地，三维离子阱21包括环形电极211、第一端盖电极212以及第二端盖电极213，电压施加信号系统3包括高频信号发生器31、第一直流电压源32、第二直流电压源33以及低频信号发生器34。

更具体地，高频信号发生器31与环形电极211连接设置，用于对环形电极211施加高压射频信号。

更具体地，第一直流电压源32与第一端盖电极212连接设置，用于对第一端盖电极212施加直流电压。

更具体地，第二直流电压源33与第二端盖电极213连接设置，用于对第二端盖电极213施加直流电压。

更具体地，低频信号发生器34与第一端盖电极212和第二端盖电极213连接设置，用于对第一端盖电极212和第二端盖电极213施加低压辅助交流信号，而这个低压辅助交流信号的频率是根据步骤的不同按需要来调节设置的，其最高频率小于高压射频信号频率的一半，例如：当高压射频信号的频率为1MHZ时，低压辅助交流信号的频率小于500KHZ。

在一些实施例中，离子源12为电子轰击离子源和等离子放电离子源中任意一种。

具体地，电子轰击离子源是采用高速（高能）电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子M+，M+继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排，瞬间产生多种离子；等离子放电离子源是在均匀磁场中，由阴极热发射电子维持气体放电的离子源。更具体地，其阳极可以做成筒形，并加入与轴线平行的均匀磁场，磁场能很好地约束阴极所发射的电子流，在阳极腔中使气体的原子（或分子）电离，形成等离子体密度很高的弧柱，离子束可以垂直于轴线方向的侧向引出，也可以顺着轴线方向引出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，包括：

初级反应组件和次级反应组件以及离子检测器；

所述初级反应组件包括电离反应腔室、离子源以及反应试剂引入管道，所述电离反应腔室朝向所述次级反应组件的一端上设置有腔室开口，所述离子源和所述反应试剂引入管道设置在所述电离反应腔室上，所述反应试剂引入管道用于向所述电离反应腔室中引入反应试剂，所述离子源用于对所述电离反应腔室中的所述反应试剂进行电离作用，以生成初级反应离子；

所述次级反应组件包括三维离子阱和待检测混合气体引入管道，所述待检测混合气体引入管道设置在所述三维离子阱上，所述三维离子阱用于从所述电离反应腔室中吸取所述初级反应离子，并排除所述初级反应离子中未被选择的离子，以获取特定初级反应离子，所述混合气体引入管道用于向所述三维离子阱中引入待检测混合气体，以和所述特定初级反应离子发生反应，生成次级反应离子；

所述离子检测器设置在所述三维离子阱的后端，用于接收所述次级反应离子并生成质谱图，以实现对所述次级反应离子的检测。

2.如权利要求1所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述三维离子阱包括环形电极、第一端盖电极以及第二端盖电极；

所述环形电极外表面为圆柱形，内表面轴向截面为矩形和双曲面形中的任意一种，所述环形电极侧壁设置有一个孔洞，所述孔洞用于与所述待检测混合气体引入管道连接设置；

所述第一端盖电极和所述第二端盖电极为圆形薄片，所述圆形薄片的厚度小于0.5CM，所述第一端盖电极和所述第二端盖电极的中心位置设置有圆形的开口；

所述第一端盖电极和所述第二端盖电极分别设置在所述环形电极的两侧，以形成具有两个所述开口的腔体，其中，所述第一端盖电极朝向所述电离反应腔室设置，所述第二端盖电极朝向所述离子检测器设置。

3.如权利要求2所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述环形电极、所述第一端盖电极以及所述第二端盖电极的材质为不锈钢、表面镀金的导电材料、表面镀银的导电材料以及表面镀铂族金属的导电材料中的任意一种。

4.如权利要求2所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述孔洞的直径小于1CM。

5.如权利要求2所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述开口的直径小于1CM。

6.如权利要求2所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述三维离子阱与电压施加信号系统连接设置；

所述电压施加信号系统包括高频信号发生器、第一直流电压源、第二直流电压源、低频信号发生器；

所述高频信号发生器与所述环形电极连接设置，用于对所述环形电极施加高压射频信号；

所述第一直流电压源与所述第一端盖电极连接设置，用于对所述第一端盖电极施加直流电压；

所述第二直流电压源与所述第二端盖电极连接设置，用于对所述第二端盖电极施加直流电压；

所述低频信号发生器与所述第一端盖电极和所述第二端盖电极连接设置，用于对所述第一端盖电极和所述第二端盖电极施加低压辅助交流信号，所述低压辅助交流信号在不同步骤中的频率不同，最高频率不超过所述高压射频信号频率的一半。

7.如权利要求1所述的一种混合气体的小型质谱分析装置，其特征在于，所述离子源为电子轰击离子源和等离子放电离子源中的任意一种。

Images