四极杆质量分析器的杆系位置度检测方法研究

四极杆质量分析器是四极质谱仪的核心部件之一,主要由四根圆柱极杆组成,四根极杆之间的相互位置决定其物理性能,其位置度检测十分关键。由于极杆较长,且四极杆质量分析器中无基准平面,常用的位置度检测方法不适合该位置度检测及评定。通过测量不同轴截面处相邻极杆距离、相对极杆距离,根据测量数据进行位置度评价的方法适合四极杆质量分析器的杆系位置度评价,也适合类似杆系的位置度检测。     

低真空环境下四极杆质量分析器灵敏度仿真研究

为了实现低真空环境下质谱仪的质量分析,提出了利用Langevin碰撞理论模拟低真空环境下离子运动轨迹的方法,该方法可以更准确地反映离子的运动状态。针对四极杆质量分析器,在COMSOL Multiphysics中搭建了适用于低真空环境的离子运动仿真平台。利用该平台仿真得到了低真空条件下,背景气体压强、离子质荷比、背景气体质量、离子初始能量、四极杆半径以及温度对四极杆质谱仪灵敏度的影响。仿真结果表明,随着压强升高,质谱仪灵敏度降低,通过改变离子操作模式,可以削弱由压强变化引起的灵敏度降低,这为低真空质谱仪的设计提供参考。     

双曲面四极质量分析器制造工艺研究

作为研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质的最基本的仪器—质谱仪,由于其直接测量的本质和高灵敏、高分辨性,被广泛应用于环境监测、食品安全、生命科学等多个领域。四极质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,其零件及部件主要精度误差都要求小于0.005mm,传统制造工艺已经无法满足要求。提出了一种零件组合和部件组合加工方法,利用该方法加工了一套双曲面型四极质量分析器,加工后零件的表面粗糙度为Ra0.2μm、两组对杆140mm范围内平行度4μm。     

四极质量分析器装配工艺研究

四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。四极杆质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,使离子在四极场中受到强聚焦作用而向分析器的中心轴聚焦。四极质量分析器零件主要精度误差都要求小于0.002mm,且组件平行度、位置度误差要求均小于0.004mm,传统装配方法已经很难满足精度要求。提出了一种基于手工修研的装配方法,利用该方法装配了一套150型四极质量分析器,最高装配内切圆精度误差小于0.0015mm。     

LZL—204型四极质谱计的设计特点

介绍了LZL-204型四极质谱计的设计特点。离子源附加一聚集电子束的小磁铁,使仪器灵敏度达到0.4A/Pa以上。四极杆和电子倍增器之间的偏转板能有效地使离子束偏转,并使噪声最低,最小可检分压强低于5×10-~(11)Pa。四极分析器的机械结构和射频电源的精度,能保证仪器的长时间稳定性。峰高优于±5％/4 h,峰伊优于0.5u/4 h。讨论了小磁铁提高灵敏度的机制。     

四极质量分析器的几何量检测研究

四极质量分析器是四极质谱仪的核心部件之一,其极杆加工及组件装配精度要求很高。介绍了四极质量分析器研制中其部件极杆、陶瓷座的几何量检测内容及自研装置,四极质量分析器装配组件的装配精度检测方法。批量生产的四极质量分析器的检测结果表明装配的综合精度可以稳定达到3μm以内,几何量的检测满足实际要求,质谱测试的分辨率达到1 500以上,性能达进口四极质量分析器水平。     

四极杆电极系统的应用与研究进展

四极杆电极系统是一种可产生四极电场分布的仪器装置。由于离子在四极电场中的特殊运动性质,四极杆电极系统已被用于制造多种科学仪器,如四极杆质量分析器、三重四极杆质谱仪、四极线性离子阱、四极杆离子导引, 以及包含四极杆离子导引或四极杆质量分析器等四极杆电极系统的各种串联质谱仪等。这些仪器已被广泛应用于对化学和生物成分的质量分析,环境保护,食品安全等领域。 本工作首先简单介绍四极杆电极系统的理论基础,离子在四极电场中的运动规律与电场分布的关系,四极杆电极系统的几何结构与质谱性能的关系,高阶场的产生及其对质谱分析性能的影响等;然后分别介绍了国内外在四极杆质量分析器和四极离子阱质谱领域内的最新研究成果;最后对四极杆电极系统的研究方向作简要的展望。     

四极杆高温稳定性的研究

对四极杆在高温下的稳定性作了探讨，作者认为用云母微晶玻璃可加工陶瓷作支撑环，用TC4钛合金作极杆，是制作四极杆的一种较好的组合方案，因为两种不同膨胀系数的材料在高温下能相互补偿，从而提高四极杆的稳定性，计算和实验数据表明，这种四极杆优于目前常用钼一瓷四极杆，     

四极杆质谱质量分辨自动调节技术研究

质谱仪器的质量分辨是指仪器区分两个质量相近离子的能力,是仪器的一项重要指标。为了保持四极杆质谱仪质量分辨的稳定性和可靠性,降低仪器维护成本,实现仪器的自动化及智能化,本实验室研究了一套适用于四极杆质谱仪质量分辨的自动调节算法。该算法实现了对质谱谱峰半峰宽（full width at half maximum, FWHM）的检测,并通过与设定的FWHM目标值进行对比的方式对仪器进行调整,最终使FWHM达到目标值,达到自动调节质量分辨的目的。本研究在由中国计量科学研究院研发的四极杆质谱仪上开展相关工作,根据该仪器的电路设计,建立算法流程,将算法理论应用于具体仪器。使用四极杆质谱仪常用的标准物质全氟三丁胺（PFTBA）测试算法调节四极杆质谱仪的质量分辨,实验结果均达到预期。该算法对四极杆质谱仪具有普适性,降低了对操作人员调节仪器能力的要求,提高了仪器的稳定性。算法经多次测试,均可达到减小实验数据偏差,提高谱图质量分辨的目的。     

小型十六极阵列质谱计的研究现状及前景

本文阐述十六极阵列质谱计的工作原理和其特点。它体积小、质量轻、功耗低 ,但需要的关键技术难度高 ,我们结合关键技术的解决途径总结出十六极阵列质谱计的两种结构形式 :悬臂型和端支型 ,同时结合我国实际提出一种新的的结构形式———镶嵌型 ,最后展望了十六极阵列质谱计在航天领域、科研生产和环境监测中的应用前景。     

镶嵌式小型十六极阵列质谱计分析器的研制

结合我国可机加工陶瓷材料及其精密加工技术现状,提出独具特色的小型十六极阵列质谱计分析器的镶嵌式结构。根据分析器电极排列几何精度与质量范围、分辨率之间关系,提出设计要求,给出镶嵌式分析器整体和关键部件的结构设计,以及关键部件的测量结果。分析器的体积和重量为15.4 cm3和50.3 g,质量范围和质量分辨率为50 amu和1 amu。最后,展望了镶嵌式小型十六极阵列质谱计的应用前景。     

IMS台站惰性气体传递样品的四极杆质谱分析

The international monitoring system (IMS) station transport noble gas sample is analyzed by quadrupole mass spectrometer. The sample is composed by absolute majority of xenon and nitrogen, therefore, it can be calculated by the method of equation of state of ideal gas (PTV). The relatively expanded uncertainty of the xenon quantity is 4.5% in 95% confidence level.     

含高阶场成分的四极杆电极系统及其性质

由4根柱状电极组成的四极杆电极系统在射频电源的作用下主要产生以四极电场为主的电场分布。四极电场可以用于离子质量分析、离子存储和离子传输等。理论分析表明,只有用4根双曲面电极组成四极杆电极系统时,才会产生纯四极场分布;在其他情况下,除四极电场外,还可能会产生六极、八极、十二极、二十极等高阶电场成分。本研究用数值计算的方法,分析了用4根不同直径的圆柱形电极组成的四极杆电极系统的电场分布情况和作为质量分析器时的性能。结果表明：当用3根相等直径和1根较大直径的圆柱形电极组成四极杆电极系统时,可以产生除四极电场外的高阶电场分布,其高阶场成分主要有六极场（A₃）、八极场（A₄）、十极场（A₅）、十二极场（A₆）、二十极电场（A₁₀）等;各种高阶场的含量可以通过改变圆柱形电极的直径,或使具有较大直径的圆柱形电极偏转一定的角度加以调节;当四极电场中含有一定量的高阶电场时,仍可获得较好的质量分辨。含高阶场的四极杆电极系统具有较高的离子传输效率和更好的离子串联质谱分析能力,具有潜在的实用价值。     

离子阱质谱计的研究现状及其进展

离子阱质量分析器中离子的运动在数学上可用二阶线性微分方程——Mathieu方程的解来描述，利用离子在Mathieu方程解的稳定性图中所具有的特性，可实现离子的质谱扫描。离子阱质谱计的小型化主要集中在对离子阱质谱计各组成部分（离子源、质量分析器、离子检测、真空系统）的小型化上。随着科技的不断发展，离子阱质谱计体积的小型化，分析对象的不断扩大，仪器性能上实现大质量范围、高分辨率和高灵敏度，以及成本的有效降低等，将是离子阱质谱计相关研究的主要趋势。     

四极离子阱阱内离子解离技术的研究进展

准确高效的离子解离技术对串联质谱分析方法具有非常重要的影响。四极离子阱可以存储离子，实现离子选择存储或逐出并进行多级质谱分析，适合各种解离技术在阱内的实施。由于生物质谱分析等研究工作对分子结构鉴定的需求，研究人员陆续开发了一系列阱内离子解离技术，推动了相关仪器与应用的发展。本文在离子阱几何结构和阱内离子运动规律的基础上，对是否依赖背景气体碰撞的两类阱内离子解离技术进行综述。其中，将依赖于背景气体碰撞的解离技术分为基于共振激发和非共振激发两类，归纳了每种解离技术的实施过程、解离特点及应用，并对各种解离技术存在的问题以及未来的研究方向进行总结。     

Quadrupole ion traps

The extraordinary story of the three‐dimensional radiofrequency quadrupole ion trap, accompanied by a seemingly unintelligible theoretical treatment, is told in some detail because of the quite considerable degree of commercial success that quadrupole technology has achieved. The quadrupole ion trap, often used in conjunction with a quadrupole mass filter, remained a laboratory curiosity until 1979 when, at the American Society for Mass Spectrometry Conference in Seattle, George Stafford, Jr., of Finnigan Corp., learned of the Masters' study of Allison Armitage of a combined quadrupole ion trap/quadrupole mass filter instrument for the observation of electron impact and chemical ionization mass spectra of simple compounds eluting from a gas chromatograph. Stafford developed subsequently the mass‐selective axial instability method for obtaining mass spectra from the quadrupole ion trap alone and, in 1983, Finnigan Corp. announced the first commercial quadrupole ion trap instrument as a detector for a gas chromatograph. In 1987, confinement of ions generated externally to the ion trap was demonstrated and, soon after, the new technique of electrospray ionization was shown to be compatible with the ion trap. © 2009 Wiley Periodicals, Inc., Mass Spec Rev 28:961–989, 2009