小型化离子漏斗设计与仿真

离子漏斗是一种新型的离子传输装置,可在高气压下聚焦离子,大幅提高离子的传输效率。针对经典离子漏斗几何尺寸较大的问题,设计了一种小型化离子漏斗。通过优化电极间距等几何参数对其离子传输性能进行优化,采用电场模拟软件SIMION和离子轨迹仿真软件AXSIM,对具有不同几何参数的小型化离子漏斗进行了模拟。模拟结果表明:在离子漏斗电极厚度为0.5 mm的情况下,当电极间距为1.6 mm时,离子的传输效率达到最高。进一步研究了电参数对小型化离子漏斗性能的影响。结果表明:在射频频率为0.5 MHz、射频电压为100 V且直流电压梯度为9.1 V/cm时,该漏斗对于质荷比大于100 Da的离子传输效率达到95%。经优化后的小型化离子漏斗总体外形为圆柱结构,其长度和径向直径均小于36 mm,可用于小型化质谱仪的开发。     

非对称三角形电极离子阱的单向出射性能模拟研究

三角形电极离子阱（triangular-electrode linear ion trap, TeLIT）是一种新型结构的线性离子阱,具有简单的电极结构和良好的分析性能。为进一步提高TeLIT的离子探测效率,本实验将离子出射方向的2个电极设置为不同角度,建立非对称结构的TeLIT,通过引入非对称场实现离子单向出射。通过分析电极角度差与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,获得离子出射情况和模拟质谱峰。理论模拟结果显示：当离子出射方向三角电极的角度差Δα=15°时,在优化的AC频率条件下,三角形电极离子阱的m/z 610离子单向出射率可达95%以上,且质量分辨率达到2647。经优化几何参数后的非对称三角形电极离子阱可在几乎不损失分辨率的情况下实现离子单向出射,大幅提高了单检测器模式下TeLIT的离子探测效率和仪器的灵敏度,使其在小型化质谱仪的开发中具有显著优势。     

PCB分压离子阱性能优化的理论模拟研究

印刷线路板（Printed-Circuit-Board,以下简称PCB）分压离子阱是一种主要由印刷线路板围成的新型简单电极结构的质量分析器。PCB分压离子阱的尺寸小巧、加工装配容易且成本较低,适于用作小型化离子阱质谱仪的质量分析器。为进一步提高PCB分压离子阱的分析性能,本研究对原有的PCB分压离子阱的电压施加方式与几何结构进行改进。利用计算机模拟软件SIMION和AXSIM,分析了分压离子阱的内部电场、离子运动轨迹及模拟质谱峰图。模拟中分别采用m/z 4 000、4 001和4 002离子,结果显示在射频信号（RF）分压比不变的情况下,不同的共振激光信号（AC）分压比对质量分辨率有显著的影响。随着该分压比的减小,质量分辨率得到相应的提高。当仅在中央电极施加AC信号时,可将质量分辨率提高约25%。另一方面,撤除角接地电极的新型PCB分压离子阱结构的性能较原有PCB分压离子阱的性能更优,对于m/z 4 001离子,其质量分辨率可以达到10 325。该结果可为进一步的实验提供理论基础。