CN218333685U - 一种适用于质谱仪的新型多轴检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，处于真空环境下，包括相对设置的打拿级和电子倍增器，打拿级和电子倍增器外设有检测器支架，检测器支架的两侧开设有离子入口与中性分子出口，打拿级和电子倍增器同轴设置在检测器支架内并位于离子入口的两侧。本实用新型通过在检测器前端设有透镜组，对质量分析器出射的离子进行聚焦，以减少离子的发散，使更多的离子沿轴线方向进入检测器，提升离子在质量分析器和检测器之间的传输效率，并通过在打拿级和倍增器之间的屏蔽板，降低离子进入电子倍增器的几率，减少离子对电子倍增器的干扰，提升系统检测准确性，并防止电子倍增器受到离子冲击而损坏，从而实现了高效率离子传输及检测。

Description

一种适用于质谱仪的新型多轴检测器

技术领域

本实用新型涉及质谱仪的检测设备，属于检测设备的技术领域，尤其涉及一种适用于质谱仪的新型多轴检测器。

背景技术

质谱是一种分析方法，其在一次分析中可提供丰富的结构信息，同时具备高特异性和高灵敏度，被广泛应用于各个学科领域中的化合物鉴定工作。质谱的工作原理为：用特定的方式将样品分子离子化，而后利用电磁场将不同的离子分开，进行接收与检测，再经信号处理后以质谱图等方式显示，以完成对物质的定性和定量分析。

质谱仪通常由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、信号处理及显示系统组成，其中，检测器是接收通过质量分析器的离子流并将其转换成电流的装置。电子倍增器是目前质谱仪器中应用最广泛的检测器，其不仅可以对离子流进行检测，还可以使信号强度倍增，从而提高质谱仪的灵敏度。

电子倍增器的结构通常如图1所示，其相对的位置放有一个打拿级102，打拿级102和电子倍增器103处于质量分析器后端，并相对放置在质量分析器101出口的中轴线两侧。打拿级102和电子倍增器103的接收口均呈喇叭状结构，其内表面覆盖着特殊涂层，当涂层受到高能粒子的冲击时，很容易发射出二次电子。工作时，打拿级102上通有-10000V左右的电压，而电子倍增器103上则通有-1000V左右的电压，因此会形成一个从电子倍增器103到打拿级102的电场。正离子离开质量分析器101后，在电场的作用下会向打拿级102偏转，最终撞击到打拿级102的表面，因此在打拿级102的表面会产生大量的电子，这些电子在电场的作用下会加速进入电子倍增器103，与其内表面发生碰撞，发射出二次电子，而这些电子会被进一步吸引到电子倍增器103的内部，与内表面再次发生碰撞，由于每次碰撞都会发射出额外的电子，因此最终会产生较大的电子流，进入后方的信号处理系统，从而实现对离子流的放大与检测。

目前质谱仪器中的检测器通常直接放置在质量分析器之后，并且打拿级与电子倍增器之间没有屏蔽装置，因此其传输过程存在一定的缺陷。

离子在经过四极杆质量分析器后，部分离子并不是完全沿着中轴线方向运动，而是存在一定发散的角度，因此在到达检测器时会存在一定的偏移距离，因此偏移距离较大的离子可能无法在电压的作用下到达打拿级，这会影响离子的传输和收集效率。而由于打拿级与倍增器之间没有屏蔽装置，一部分偏移距离较大的离子还可能会直接打在倍增器上，这不仅会影响仪器检测结果的准确性，还会损坏电子倍增器，影响其使用寿命。

可见，当前质谱仪器中的检测器结构中，存在离子传输轨迹发散的问题，因此影响了检测结果的灵敏度和准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以实现对离子流的聚焦以及对干扰离子的屏蔽，以保证质量分析器与电子倍增器之间的离子传输效率，减少离子传输的发散现象，提高系统的检测灵敏度，增加检测结果的准确性，并起到保护电子倍增器作用的用于质谱仪的多轴检测器。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，处于真空环境下，包括相对设置的打拿级和电子倍增器，所述打拿级和电子倍增器外设有检测器支架，所述检测器支架的两侧开设有离子入口与中性分子出口，所述打拿级和电子倍增器在检测器支架内与检测器支架的纵向轴线同轴设置并位于离子入口的两侧。

优选地，所述多轴检测器与质量分析器之间设有检测器透镜组，所述检测器透镜组上设有小孔，所述小孔与离子入口的横向轴线同轴设置，用于供离子通过。

优选地，所述检测器透镜组包括至少五组透镜，所述至少五组透镜采用并列设置，每个透镜均采用接有电极的圆形金属片，所述圆形金属片上设有小孔。

优选地，所述检测器透镜组上的小孔与质量分析器和离子入口在横向轴线上同轴设置。

优选地，所述检测器支架上设有屏蔽板，所述屏蔽板设置在打拿级和电子倍增器之间，所述屏蔽板上开设有电子入口，所述电子入口与打拿级和电子倍增器在纵向轴线上同轴设置。

优选地，所述屏蔽板位于离子入口与中性分子出口横向轴线的下方，并位于电子倍增器的上方。

本实用新型通过在检测器前端设有透镜组，对质量分析器出射的离子进行聚焦，以减少离子的发散，使更多的离子沿轴线方向进入检测器，提升离子在质量分析器和检测器之间的传输效率，增加系统检测灵敏度。并通过在打拿级和倍增器之间设有屏蔽板，以降低离子进入电子倍增器的可能，减少离子对电子倍增器的干扰，降低了因离子传输轨迹发散带来的干扰，提升系统检测的准确性，并防止电子倍增器受到离子冲击而损坏，从而实现了高效率离子传输及检测。本实用新型可提升离子的传输和检测效率，减少干扰，降低对电子倍增器的损坏，提升信噪比，增加仪器检测的灵敏度，提升了仪器的准确度及使用寿命。

附图说明

图1为现有技术提供的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器的系统流程的示意图；

图2为本实用新型提出的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器的结构示意图；

图3为本实用新型提应用在质谱仪上的整体结构示意图。

图中序号如下：

101、质量分析器；102、打拿级；103、电子倍增器；201、离子源；202、离子源透镜；203、检测器；204、数据处理与显示系统；301、检测器透镜组；302、检测器支架；303、离子入口；304、信号传输线；305、中性分子出口；306、电子入口。

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。

如图1至图3所示，为本实用新型公开了一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，适用于质谱仪，处于真空环境下，包括相对设置的打拿级102和电子倍增器103，所述打拿级102和电子倍增器103外设有检测器支架302，检测器支架302的上端位于打拿极102的上方，检测器支架302的下端位于电子倍增器103的下方，电子倍增器103上连接的信号传输线304穿设在检测器支架302外与信号处理系统连接；打拿级102和电子倍增器103在检测器支架302内与检测器支架302的纵向轴线同轴设置；检测器支架302的两侧开设有离子入口303与中性分子出口305，离子入口303与中性分子出口305的开口位于打拿级102和电子倍增器103之间横向轴线的两侧。

进一步，本实用新型提供的多轴检测器与质量分析器101之间设有检测器透镜组301，所述检测器透镜组301包括五组透镜，所述五组透镜采用竖直并列设置，每个透镜均采用接有电极的圆形金属片，所述圆形金属片上设有小孔，该小孔与质量分析器101和离子入口303的横向轴线同轴设置，用于供离子通过。

所述检测器透镜组301所述检测器支架302上设有屏蔽板，所述屏蔽板设置在打拿级102和电子倍增器103之间，屏蔽板位于电子倍增器103的上方且位于离子入口303与中性分子出口305的横向轴线的轴线下方，所述屏蔽板上开设有电子入口306，所述电子入口306与打拿级102和电子倍增器103的纵向轴线同轴设置。

本实用新型的工作原理如下：

定义本实用新型为检测器203；在质谱仪工作时，离子源201将待测样品电离成正离子，产生的离子经离子源透镜202进行聚焦，随后进入质量分析器101，质量分析器101根据离子的荷质比(m/z)对离子进行分离，离子离开质量分析器101之后进入检测器透镜组301内被聚焦，检测器透镜组301的每个透镜上被施加了不同数值的电压，因此在透镜的中轴线附近会形成一系列的聚焦电场，发散的离子在通过小孔时会被聚焦，最终以近似平行于中轴线的角度射出检测器透镜组301，随后进入本实用新型提供的检测器203内被检测，检测器203内的打拿级102上通有-10000V左右的电压，电子倍增器103上通有-1000V左右的电压，因此会形成一个从电子倍增器103到打拿级102的电场，由于屏蔽板的存在，该电场主要存在电子入口306的中轴线附近；当中性分子通过离子入口303后，由于其不会受到电场的影响，因此会继续前进，穿过中性分子出口305，离开检测器203，不会对检测结果造成干扰。而当正离子通过离子入口303后，其会受到打拿级102上电压的吸引从而向打拿级102偏转，最终打到打拿级102的表面，因此在打拿级102的表面会产生大量的电子。由于打拿级102的表面是喇叭状结构，因此这些电子主要集中在其中心位置，会在电场的作用下会加速穿过电子入口306，进入电子倍增器103，与其内表面发生碰撞，发射出二次电子，这些电子会被进一步吸引到电子倍增器103的内部，与内表面再次发生碰撞，由于每次碰撞都会发射出额外的电子，因此最终会产生较大的电子流，电子流通过信号传输线304，进入后方的信号处理系统被采集，从而实现对离子流的放大与检测。最后检测信号传入数据处理与显示系统204中，最终显示出来。

本实用新型通过离子透镜组对质量分析器出射的离子进行聚焦，并采用屏蔽板来减少离子对电子倍增器的干扰，降低了因离子传输轨迹发散带来的干扰，从而实现了高效率离子传输及检测的一种新方法。

与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案将透镜组放置在检测器之前，对质量分析器出射的离子进行聚焦，减少由于离子发散带来的影响，并在打拿级和电子倍增器之间增加了屏蔽装置，从而降低了离子对倍增器的干扰。该结构可提升离子的传输和检测效率，减少干扰，降低对电子倍增器的损坏，提升信噪比，增加仪器检测的灵敏度，提升了仪器的准确度及使用寿命。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，处于真空环境下，包括相对设置的打拿级(102)和电子倍增器(103)，其特征在于，所述打拿级(102)和电子倍增器(103)外设有检测器支架(302)，所述检测器支架(302)的两侧开设有离子入口(303)与中性分子出口(305)，所述打拿级(102)和电子倍增器(103)在检测器支架(302)内与检测器支架(302)的纵向轴线同轴设置并位于离子入口(303)的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，其特征在于，所述多轴检测器与质量分析器(101)之间设有检测器透镜组(301)，所述检测器透镜组(301)上设有小孔，所述小孔与离子入口(303)的横向轴线同轴设置，用于供离子通过。

3.根据权利要求2所述的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，其特征在于，所述检测器透镜组(301)包括至少五组透镜，所述至少五组透镜采用并列设置，每个透镜均采用接有电极的圆形金属片，所述圆形金属片上设有小孔。

4.根据权利要求2所述的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，其特征在于，所述检测器透镜组(301)上的小孔与质量分析器(101)和离子入口(303)在横向轴线上同轴设置。

5.根据权利要求1所述的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，其特征在于，所述检测器支架(302)上设有屏蔽板，所述屏蔽板设置在打拿级(102)和电子倍增器(103)之间，所述屏蔽板上开设有电子入口(306)，所述电子入口(306)与打拿级(102)和电子倍增器(103)在纵向轴线上同轴设置。

6.根据权利要求5所述的一种适用于质谱仪的新型多轴检测器，其特征在于，所述屏蔽板位于离子入口(303)与中性分子出口(305)横向轴线的下方，并位于电子倍增器(103)的上方。

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