專利名稱：一種研究離子反應的串級質譜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種離子反應及對反應物進行質量分析的儀器，與質譜儀 及分析儀器相關。(二) 背景技術質譜儀是一種用于分析各種化學成分及其含量的科學儀器。在質譜儀器中， 四極桿質譜儀是目前最廣泛應用的質譜儀之一。它具有結構簡單，體積較小， 使用和操作方便等特點。傳統的四極桿質譜儀是由四根柱形電極所組成，在外加電源的作用下，在 四根電極所圍成的中心區域內產生以四極電場為主的電場分布。當不同質荷比 的離子通過四根電極所圍成的中心區域時，在上述電場的作用下，會有不同的 運動軌跡。有的可以通過此區域并被后續的離子探測器檢測到，有的將與電極 桿發生碰撞而消失掉。在實際應用中，通過有規律地變化加在四極桿電極上的 交流和直流電壓值，讓不同質荷比的離子依次通過四極桿電極系統而被逐一探 測到。記錄并打印出所得到的離子信號，即為所需要的質譜分析圖。四根桿形電極也可以組成四極離子阱系統，即所謂的線性離子阱。離子阱 的作用是可以對離子進行存儲，和質量分析等。四極線性離子阱的原理同樣是 利用加載在四根桿形電極上的射頻電源所產生的以四極場為主的電場分布，實 現對離子的存儲和選擇性逐出等。因此，將四極桿質譜和線性四極離子阱結合起來，有可能實現對離子的選 擇，存儲和質量分析等功能。滿足科學研究和工程技術的需要。
發明內容本實用發明的目的在于提供一種可以對離子進行質量選擇、反應，且能對 反應產物進行質量分析測量的一種研究離子反應的串級質譜儀。本發明的目的是這樣實現的它包括線性四極離子阱，在線性四極離子阱 的至少一端設置四極桿質量分析器，在四極桿質量分析器的另一端設置可產生 正/負離子流的離子源。
本發明還可以包括這樣一些結構特征1、 在線性四極離子阱的兩端分別設置四極桿質量分析器，在每個四極桿質 量分析器的另一端分別設置可產生正、負離子流的離子源。2、 在線性四極離子阱的兩側設置有離子探測器。本發明提出了一種可用于研究離子-離子反應，離子-分子反應的串級質譜儀 實驗系統。其實驗系統主要包含1)，兩個離子源，用于產生兩種用于化學反 應研究用的離子流，如正離子流，和負離子流。2)，兩個四極桿質譜儀，用于 選擇性分離出兩種研究用的離子。3)， 一個線性四極離子阱裝置，用于將四極 桿選擇出的離子進行存儲，并使不同的離子-離子間，或離子-分子間發生化學 反應。離子阱的另一功能是進一步對化學反應所產生的產物進行質譜分析。得 到化學反應產物的種類，和含量信息。4)，離子探測器，用于記錄離子信號。5)， 真空系統，用于為上述各部分的實驗提供真空環境。和6)，實驗控制和數據記 錄，處理系統。使用這種串級質譜實驗系統，可以首先對感興趣的正離子或負離子進行質 量選擇，然后再讓這些選擇過的離子與其他離子或分子進行反應。反應產物由 離子阱質量分析器進行質量分析測量。本發明給出的實驗系統還可以對感興趣 的正離子或負離子進行串級質譜分析。本發明也可以一次只使用一個離子源產生一種離子，然后再使用一個四極 桿質量分析器選擇出一種離子，并存儲在離子阱中，然后，將某種感興趣的中 性分子引入到離子阱中，使之與離子阱中的離子發生化學反應。同樣地，最后 用離子阱分析檢測反應產物和各種產物的含量。(四)


圖1是本發明的原理結構示意圖； 圖2是本發明的實驗裝置的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述結合圖l，研究離子反應的串級質譜儀的組成包括線性四極離子阱15，在 線性四極離子阱的一端設置四極桿質量分析器13，在四極桿質量分析器13的另一端設置可產生正離子流的離子源11，在線性四極離子阱的另一端設置四極
桿質量分析器14，在四極桿質量分析器14的另一端設置可產生正離子流的離 子源12，在線性四極離子阱的兩側設置有離子探測器16、 17。其中11， 12為兩個可產生正負離子流的離子源。13和14為用于分別對由 離子源ll， 12所產生的正，負離子進行質量選擇性分離的四極桿質量分析器。 15為線性四極離子阱，它的作用是將由四極桿質量分析器所選擇出的正，負離 子進行存儲，并為他們提供發生化學反應的環境，和對反應產物進行質量分析， 得到化學反應產物和含量的信息。16和17為安置在離子阱兩邊的二個離子探 測器，用于對離子進行探測和信號放大。也可以一次只使用一個離子源產生一種離子，然后再使用一個四極桿質量 分析器選擇出一種離子，并存儲在離子阱中，然后，將某種感興趣的中性分子 引入到離子阱中，使之與離子阱中的離子發生化學反應。同樣地，最后用離子 阱分析檢測反應產物和各種產物的含量。結合圖2，它是本發明的實施方案之一。由離子源產生的離子流21經電極 22后進入到四極桿質量分析器23中作質量選擇。24是由四極桿質量分析器23 所選擇出來的具有單一質荷比的離子，它通過小孔25后進入線性四極離子阱 27中。26是安裝線性四極離子阱的真空腔體，此真空腔體的作用是，可以引入 一些氣體到離子阱區域，并維持此區域內相對高的氣壓。氣壓可以有兩個作用， 一是當做離子-離子反應時，較高的氣壓可以對存儲的離子進行碰撞冷卻。二是 當做離子-中性分子反應時，可以引入反應氣體至離子阱中。較高的氣壓可以使 得化學反應較容易發生，并得到較多的反應產物。26的兩端有二個小孔25和 30，小孔的作用是讓離子進入離子阱中。35為有另外一個離子源所產生的離子 流，此離子流經過電極34后進入到另一個四極桿質量分析器33中作質量選擇。 32是由四極桿質量分析器33所選擇出來的具有單一質荷比的離子，它通過離 子引入電極31上的小孔30后進入線性四極離子阱27中。通常情況下，離子流 21和離子流35的電極性相反，即當離子流21為正離子時，則離子流35為負 離子流。或21為負離子，35為正離子。因此，經質量選擇后的離子24和35， 其電極性也不相同。即若24為正離子，則經質量選擇后的離子32應為負離子。 當離子24和離子32被同時存儲在離子阱27中時，他們將發生相互碰撞和化學 反應。在實驗上，還可以通過調節離子在離子阱中的存儲時間來改變兩種離子
的化學反應時間。化學反應的產物，以及各種產物的含量由離子阱27作質量分 析。離子信號又離子探測器28， 29來檢測。離子探測器可以是一個，也可以是 兩個。很顯然，當使用二個離子探測器時，所得到的信號強度會較大。另一方 面，使用二個離子探測器會增加儀器制造成本。當此實驗系統用于研究離子-分子反應時。只需要使用一個離子源， 一個四 極桿質量分析器，和離子阱就行了。例如，當研究某種正離子-分子反應時，由 離子源產生正離子流21，然后由四極桿質量分析器23作質量選擇。經質量選 擇后的離子24進入離子阱27被存儲。同時，將需研究的中性分子引入到離子 阱27中，使之與存儲的離子進行反應。同樣地，化學反應的產物，以及各種產 物的含量由離子阱27作質量分析。離子信號又離子探測器28， 29來檢測。當研究負離子-分子反應時，所用的方法和過程與研究正離子-分子反應的 相同。有時需要在離子源和四極桿質量分析器中安置離子光學系統，以提供離子 傳輸效率，或便于真空系統的工作。但不論是否使用離子光學系統，都不影響 本發明所給出系統的基本功能。一般情況下，離子光學系統，離子質量分析器，和離子探測器都必須工作 再真空條件下。離子源根據其種類的不同所要求的真空條件也不相同。有的離 子源要求工作在真空條件下，如電子轟擊電離離子源等。有的離子源也可以工 作在大氣壓條件下，如電噴霧電離離子源等。
權利要求
1、一種研究離子反應的串級質譜儀，其特征是它包括線性四極離子阱，在線性四極離子阱的至少一端設置四極桿質量分析器，在四極桿質量分析器的另一端設置可產生正/負離子流的離子源。
2、 根據權利要求l所述的一種研究離子反應的串級質譜儀，其特征是在 線性四極離子阱的兩端分別設置四極桿質量分析器，在每個四極桿質量分析器 的另一端分別設置可產生正、負離子流的離子源。
3、 根據權利要求1或2所述的一種研究離子反應的串級質譜儀，其特征是 在線性四極離子阱的兩側設置有離子探測器。
全文摘要
本發明提供的是一種研究離子反應的串級質譜儀。它包括線性四極離子阱，在線性四極離子阱的至少一端設置四極桿質量分析器，在四極桿質量分析器的另一端設置可產生正/負離子流的離子源。使用這種串級質譜實驗系統，可以首先對感興趣的正離子或負離子進行質量選擇，然后再讓這些選擇過的離子與其他離子或分子進行反應。反應產物由離子阱質量分析器進行質量分析測量。本發明給出的實驗系統還可以對感興趣的正離子或負離子進行串級質譜分析。
文檔編號H01J49/26GK101126737SQ20071014439
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月29日 優先權日2007年9月29日
發明者丁傳凡, 水新國, 王其冬 申請人:寧波大學;寧波杉杉源創科技研發有限公司;復旦大學