用于低质荷比离子传输的射频四极杆导向装置的研制

离子传输系统是质谱仪的重要组成部分,主要作用是将离子高效率地传输到质量分析器。本工作研制了一种用于质子转移反应飞行时间质谱（PTR-TOF MS）系统的射频四极杆离子导向装置,四极杆长80 mm,杆半径2.6 mm,内切圆半径2.25 mm,该装置可针对性地实现低质荷比挥发性有机化合物（VOCs）离子的聚焦传输。利用SIMION 8.1离子光学模拟平台对装置的运行环境进行仿真,然后在自行搭建的测试平台上对装置的工作条件,如气压、频率和电压幅值进行测试。结果表明,仿真和测试结果具有较好的一致性,装置的工作气压范围较宽,在0.2~0.3 Pa时的传输效率最高;当频率为3~4 MHz,电压幅值（V_p-p）为500 V左右时,对丙酮、甲苯等低质荷比VOCs（相似文献   

离子阱质谱仪小型化的最新研究进展

为适应科技发展的需要，质谱议的小型化已成为目前分析仪器发展的一个重要趋势，其中离子阱质谱仪的小型化取得了举世瞩目的成果。离子阱的小型化是通过应用小型真空泵、小型真空系统及较低的射频电压和简化阱结构（从双曲线离子阱到圆柱型离子阱再到矩形离子阱）来实现的。和其他形式的Paul离子阱一样，在外部离子注入模式下，圆柱形离子阱具有较低的捕获效率和较低的储存容量（对于商业尺寸的离子阱只能存储大约500个离子），尤其是在低射频电压工作条件下，阱尺寸减小时更是如此。为克服这些缺点，出现了一种新的离子阱质量分析器一矩形离子阱质量分析器。本文介绍了离子阱质量分析器的小型化原理，对其最新研究进展进行了评述。     

基于高场非对称波形离子迁移谱的生化传感器的设计

基于高场非对称波形离子迁移谱原理设计了一种由离子源,迁移区和检测器3部分组成的生化传感器。传感器采用真空紫外灯作离子源,高纯氮(99.999%)为载气,在常压下工作。加工了两种由两平行金属极板组成的迁移区,一种由两平板铜块组成,尺寸为25 mm×10 mm×1 mm;另外一种由微机电（MEMS ）工艺加工,尺寸为20 mm×10 mm×1.5 mm。MEMS工艺加工的迁移区间距为1.5 mm,电场强度＜10 000 V/cm,不能过滤丙酮离子;铜块迁移区间距为1 mm,电场强度＞10 000 V/cm。当方波非对称射频电压峰峰值为1 600 V,频率为195.8 kHz,占空比为30%,补偿电压为-8.63 V时,采用平板铜块迁移区实现了丙酮离子的位移补偿,实验结果验证了传感器的性能。     

面向海洋应用的低真空质谱仪操作模式研究

为使质谱仪能够在低真空环境下进行质量分析,扩展其在海洋科学领域的应用,研究了适用于低真空环境的质量分析操作模式。针对圆柱形离子阱质量分析器,在COMSOL Multiphysics中基于Langevin碰撞理论搭建了低真空环境离子运动仿真平台。利用该平台模拟了不同低真空条件下,射频电压频率、射频电压零峰值、离子阱尺寸等参数对质谱仪分辨率和灵敏度的影响。结果表明,增大射频电压频率、减小离子阱尺寸等操作模式可适用于低真空环境质量分析。     

基于微机电系统加工技术的微小型矩形离子阱的研制

矩形离子阱(RIT)不仅具有线性离子阱(LIT)捕获效率高和存储容量大等特点,还兼具圆柱形离子阱(CIT)易加工和装配的优点,具有小型化的优势.为了使RIT进一步微小型化,本研究采用微机电系统(MEMS)和激光切割技术加工微小型RIT,并通过模拟仿真分析RIT的各项参数与其内部电场成分的关系.结果表明:固定离子阱非出射...     

基于SIMION／SDS的非对称场离子谱（FAIMS）多物理场仿真研究

针对非对称场离子谱（FAIMS,field＆symmetricw＆veformionmobilityspectrometry）的设计优化,本文基于SIMION／SDS多物理场仿真研究方法,结合离子迁移率计算算法、非对称射频方波电压与直流扫描电压算法实现了非对称场离子谱（FAIMS）的仿真。应用该仿真方法,对FAIMS迁移管的迁移区、迁移区与检测区之间的区域离子的运动进行了仿真,结果与理论分析一致。采用相同的结构及控制参数,将SatendraPrasad的实验结果与仿真结果进行对比,定量地分析仿真结果对扫描电场谱图的预测能力。结果表明,该方法能够有效地模拟离子在FAIMS迁移管中的迁移运动,对FAIMS迁移管的优化设计有着重要的意义。     

理论模拟和实验对照研究幅值扫描ac对离子阱质谱性能的影响

随着离子阱质谱分析技术的广泛应用,离子阱共振激发过程的理论模拟和实验验证对于深入研究离子阱质谱性能具有重要的意义.常见的线性离子阱所使用的共振激发弹出电压ac(alternating current)的设置有两种方式:一种是设定1个很小的恒定值(如1 V0-p),另一种是设定为1个幅值扫描范围.然而,鲜有人对比研究这两...     

六级杆离子传输系统射频电源控制设计

设计一种基于AB类推挽功放原理的射频线性电源,可调频率为1~6 MHz,电压≥900 V。由ARM控制器通过检波电路检测输出峰峰值构成闭环控制来稳定输出电压。通过串口设定输出频率、电压以及实时显示电压。实验测得1.420 MHz、3.086 MHz和5.347 MHz输出电压分别为2020 V、1960 V和928 V;在3.094 MHz测得电压和频率稳定性分别为0.44%和0.096%。该电源已用于质谱仪射频六级杆离子传输且运行稳定。     

静电容量为0．47μF的0．22mm厚积层陶瓷电容器

日本太阳诱电公司2009年7月9日发布了静电容量为0．47μF的1005尺寸（安装面积为1．0mm×0．5mm）积层陶瓷电容器（MLCC），新品厚度为0．22mm，额定电压为4V，主要面向手机用途。     

一种新的离子引出方法——射频共振法

在传统的静电场离子引出中,由于等离子体屏蔽的存在,限制离子引出时间,降低了离子引出率。为了削弱静电场方法中等离子体屏蔽对离子引出的影响,提出了射频共振的方法。射频共振法是利用等离子体回路阻抗与外加射频电场频率之间的相互关系,通过调节射频电场频率,使射频电场与等离子体达到共振状态。当达到共振时,等离子体阻抗最小,电场可以穿透等离子体,提高了离子引出效率。共振法缩短了离子引出时间,提高了离子引出效率,并且可以通过对外加磁场的调节来控制等离子体密度。本文介绍了目前射频共振理论的模拟计算和实验研究情况。     

用于钙离子全光囚禁的离子囚禁装置研究

随着离子光钟技术的飞速发展,由离子光钟中用来囚禁离子的射频场带来的微运动效应对其性能的影响也越来越不可 忽略。 为彻底消除这一效应,提出了全光囚禁离子光钟的实验方案。 针对这一实验方案,设计并搭建了用于钙离子全光囚禁的 离子囚禁装置。 该装置是采用刀片型离子阱设计,能够实现剩余力仅有 10 -20 N 量级的高精度的杂散电场补偿;具备 6 mm 的通 关孔径,很好满足了全光囚禁实验中偶极囚禁激光的通过需求;基于改良的螺旋谐振器设计搭建的射频系统能够实现在 9. 33(1) MHz 较低射频频率下的稳定耦合;结合高达 10 -9 Pa 的真空制备和装配导电玻窗的真空腔体,可以实现长时间的离子 囚禁。 为全光囚禁钙离子提供了实验基础,对光学囚禁离子光钟的实现具有重大意义。     

Low-vacuum cylindrical ion trap mass spectrometry

Low-vacuum mass spectrometry is desirable because it reduces the size, weight, cost, and power of the instrument by reducing the workload of the pumping system. To investigate low-vacuum mass spectrometry methods, a cylindrical ion trap (CIT) instrument was built. The platform used an electron impact source as the ionization source, a custom CIT as the mass analyzer, and an electron multiplier as the ion detector. The dimensions of the CIT were r₀?=?10?mm and z₀?=?8.98?mm. Aiming at low-vacuum conditions, its working parameters were optimized. By increasing the frequency of the radio frequency (RF) voltage, optimizing the electron impact source, using a higher voltage on the electron multiplier, and improving the current preamplifier, the mass spectrometry of methyl salicylate was successively performed at helium buffer gas pressures up to 2?Pa, which was dozens of times higher than the upper pressure limit of ion trap mass spectrometers. More importantly, this pressure can be obtained using a single pump, avoiding the use of a bulky turbo pump. In addition, we measured and analyzed the mass deviation of methyl salicylate with the changes in the background gas pressure and RF voltage frequency. The results experimentally verified the theory that the stability regions expand with increasing pressure for the first time. The methods we explored could be used to develop next generation hand-portable instruments and bring new applications to mass spectrometry.     

Low power high-performance radio frequency oscillator for driving ion traps

We report a simple, efficient, high voltage radio frequency (RF) generator powered by a single voltage source (1.5-7 V) to resonantly drive ion traps or other capacitive loads. Our circuit is able to deliver RF voltages > 500?V(p-p) at frequencies ranging from 0.1 to 10 MHz. This RF oscillator uses low-cost, commercially available components, and can be easily assembled onto a circuit board of a few cm(2). Because of its simplicity and good efficiency, this circuit is useful in applications requiring small size and low power consumption such as portable ion trap systems where the duration of operation under battery power is of concern.     

质子转移反应质谱仪聚焦型漂移管的设计及仿真研究

漂移管是质子转移反应质谱仪(PTR-MS)的核心部件之一,对漂移管进行技术创新是改善仪器性能的重要途径.近年来,聚焦型漂移管(focusing drift tube,FDT)因具有离子利用率高的优点逐渐被重视.本研究报道了一种结合射频四极杆及电阻玻璃管的聚焦型漂移管的设计与仿真,四极杆用于提供射频聚焦场,电阻管用于产生...     

基于电喷雾电离源质谱仪系统的八电极线性离子阱性能研究

八电极线性离子阱在前期的理论模拟研究中取得了较好的质量分析性能,为验证理论模拟结果,选择其中最优的结构参数,设计、加工并组装了八电极线性离子阱实物,以此为基础搭建电喷雾电离源质谱测试系统。在传统射频电压施加模式下,测试八电极线性离子阱的分析性能。当扫描速度为765 u/s时,八电极线性离子阱获得离子峰的半峰宽可达0.3 u,对应利血平（m/z 609）的质量分辨率为2 030。当分析浓度为10 mg/m3的利血平样品时,对应的质谱峰信噪比可达45.8。本文进一步研究了扫描速度对质量分辨率和灵敏度的影响,实现了离子碰撞诱导解离,分析了不同浓度的25羟基维生素D2标准样品,线性动态范围可达4个数量级。结果表明,八电极线性离子阱具有良好的分析性能,可为结构简化线性离子阱的研究提供全新思路,推动小型化离子阱质谱仪的研究进展。