專利名稱：一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置和方法
—種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置和方法本發(fā)明涉及物理和離子質(zhì)量分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置和方法。由四根桿狀電極組成的四極桿電極系統(tǒng)具有多重功能，如四極質(zhì)量分析器，或稱四極濾質(zhì)器，可給出離子的質(zhì)荷比；四極離子導(dǎo)引，主要用于離子的定向傳輸和聚焦；線形離子阱，主要用于離子的存儲和質(zhì)量分析；離子碰撞解離池，主要用于離子的碰撞解離，以進行所述的串級質(zhì)譜分析。當(dāng)四極桿電極系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能時，都必須在電極桿上施加一定的工作電壓，SP射頻電壓，工作電壓使得四根電極桿圍成的中間區(qū)域即四極場區(qū)內(nèi)產(chǎn)生以四極電場為主的 電場分布。通常施加在電極桿上的工作電壓可以按照執(zhí)行的功能變化，例如當(dāng)它作為質(zhì)量分析器使用時，加載在四極桿電極系統(tǒng)上的工作電壓U同時包含有直流電壓DC和射頻電壓RF成份；而當(dāng)四極桿電極系統(tǒng)作為四極離子導(dǎo)引使用時，加載在四極濾質(zhì)器上的工作電壓只包含有射頻電壓RF成份；當(dāng)四極桿電極系統(tǒng)作為線形離子阱使用時，加載在四極濾質(zhì)器上的工作電壓工作電壓包含有射頻電壓RF成份，和其他交流電壓成分，但不論使用哪一種功能，離子在四極桿電極和工作電壓產(chǎn)生的電場作用下，主要分布在四極桿電極系統(tǒng)的中心軸線附近。根據(jù)庫侖定律，極性相同的電荷之間存在相互推斥作用，且電荷之間相互作用力的大小與它們之間的距離的平方成反比，即電荷之間的距離越小，其相互作用力就越大，因此當(dāng)一定量的電荷分布在四極桿系統(tǒng)的中心軸線附近時，它們之間的庫侖相互作用往往會很強，并產(chǎn)生平常所述的空間電荷效應(yīng)，很顯然，空間電荷效應(yīng)與分布在四極桿中間區(qū)域的電荷數(shù)有關(guān)，電荷數(shù)愈多，則空間電荷效應(yīng)越強，而所述的空間電荷效應(yīng)使得在質(zhì)譜分析過程中至少會導(dǎo)致二個負面結(jié)果，其一，導(dǎo)致質(zhì)量分析時質(zhì)譜峰位置的移動和質(zhì)量分辨能力的下降；其二，使得能夠通過或儲存在四極桿電極中的離子數(shù)有限，影響質(zhì)譜分析的靈敏度。其次在四極桿電極的加工和組裝過程中，可能產(chǎn)生一定的幾何誤差，如四極桿電極的準(zhǔn)直性，桿直徑的不一致性，組成四極桿電極系統(tǒng)四根電極之間的距離變化和平行度等，這些幾何誤差將會導(dǎo)致由四極桿電極所產(chǎn)生的電場中除四極場外，還分布如六極場，八極場，十極場，十二極場等高階電場成分，這些高階電場往往會導(dǎo)致四極桿電極系統(tǒng)的性能下降，如當(dāng)四極桿電極系統(tǒng)作為離子質(zhì)量分析器使用時，高階電場成分往往會導(dǎo)致其質(zhì)量分辨能力的下降等，如此便造成了測量結(jié)果的偏差，不夠安全可靠。不論是空間電荷效應(yīng)，還是高階場效應(yīng)引起的負面效應(yīng)，都有可能通過調(diào)節(jié)四極桿電極系統(tǒng)中的電場分布，即通過調(diào)節(jié)電場分布對電場中的離子運動狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，以達到改善質(zhì)譜性能的目的。[發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中四極桿電極系統(tǒng)的空間電荷效應(yīng)、高階場效應(yīng)引起的缺陷，提供一種或多種通過改變四極場內(nèi)離子運動狀態(tài)以實現(xiàn)優(yōu)化質(zhì)譜性能的裝置和方法。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極21、22、23、24上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間25，場空間25為電極21、22、23、24圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極21和電極22之間設(shè)有一根電極，即場調(diào)節(jié)電極211，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。在四極桿電極系統(tǒng)中電極21和電極22之間設(shè)有一根電極選擇為在四極桿電極系 統(tǒng)的任意兩個相鄰電極桿之間安置一根電極。通過在場調(diào)節(jié)電極211上加載直流或交流電壓V21，如此在場空間25中產(chǎn)生與在場調(diào)節(jié)電極211與電壓V21相關(guān)的電場分布，在此電場的作用下，離子的運動狀態(tài)將發(fā)生變化，當(dāng)V21為直流電壓時，產(chǎn)生的直流電場將使得使得本來分布在四極桿中心軸附近的離子20偏離中心區(qū)域，分布在遠離電極211的較大空間區(qū)域內(nèi)。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計還有一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極31、32、33、34上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間35，場空間35為電極31、32、33、34圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極31和電極32之間、電極33和電極34之間各設(shè)有一根電極，即場調(diào)節(jié)電極311和312，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。在四極桿電極系統(tǒng)中電極31和電極32之間，電極33和電極34之間各設(shè)有一根電極選擇為在四極桿之間的任意二根電極之間安置一根電極，并總共安置兩根電極。在場調(diào)節(jié)電極311和場調(diào)節(jié)電極312上加載直流或交流電壓V31和V32，如此在場空間35中產(chǎn)生對應(yīng)于場調(diào)節(jié)電極311和場調(diào)節(jié)電極312和電壓V31，V32的電場分布，在此電場的作用下，將使得本來分布在四極桿中心軸附近的離子30運動狀態(tài)發(fā)生改變；當(dāng)場調(diào)節(jié)電極311和場調(diào)節(jié)電極312上分別加載高低不同的直流電壓時，將在場空間35中產(chǎn)生直流電場分布，此直流電場將使得本來分布在場中心軸附近的離子偏離中心區(qū)域，并遠離場調(diào)節(jié)電極311和靠近和場調(diào)節(jié)電極312的區(qū)域內(nèi)。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計還有一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極41、42、43、44上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間45，場空間45為電極41、42、43、44圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極41和電極42之間、電極42和43之間，電極43和電極44之間各設(shè)有一根電極，即三根場調(diào)節(jié)電極411、412、413，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。在四極桿系統(tǒng)中電極41和42之間，電極42和43之間，電極43和44之間各設(shè)有一根電極選擇為三根電極中的每一根電極安置在四極桿電極系統(tǒng)中的任意二根電極之間。場調(diào)節(jié)形狀為矩形或圓柱形或橢圓形或任意的幾何形狀。一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置的方法，其特征在于該方法為在場調(diào)節(jié)電極411和場調(diào)節(jié)電極412和場調(diào)節(jié)電極413上加載直流或交流電壓V41，V42和V43，如此在場空間45中產(chǎn)生對應(yīng)于在場調(diào)節(jié)電極411，412，413和電壓V41，V42，V43的電場分布，在四極桿中心軸附近的離子40運動狀態(tài)發(fā)生改變，使得本來分布在場中心軸附近的離子偏離中心區(qū)域。本發(fā)明提出了一種在四極場中施加直流電場等電場成分的裝置和方法，這些根據(jù) 本發(fā)明技術(shù)所施加的電場成分可以調(diào)節(jié)四極場中的離子運動狀態(tài)，達到改進四極桿系統(tǒng)性能的目的，安全可靠，結(jié)果精準(zhǔn)，市場前景好。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中四極桿電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中配置有一根場調(diào)節(jié)電極的四極桿電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 (a) 圖3 (b)為本發(fā)明實施例中配置有二根場調(diào)節(jié)電極的四極桿電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中配置有三根場調(diào)節(jié)電極的四極桿電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例中裝配有電場調(diào)節(jié)電極的三重四極質(zhì)譜示意圖；如圖I所示，圖中有樣品離子10，電極11，電極12，電極13，電極14，場空間15，導(dǎo)線16，射頻工作電壓+U 17，射頻工作電壓-U 19 ；如圖2所示，圖中有:樣品離子20，電，21，電極22，電極23，電極24，場空間25，導(dǎo)線26，射頻工作電壓+U 27，射頻工作電壓-U 29，加載直流電壓V21的場調(diào)節(jié)電極211，離子相對于中心移動的距離d;如圖3 Ca)和圖3 (b)所示，圖中有樣品離子30，電，31，電極32，電極33，電極34，場空間35，導(dǎo)線36，射頻工作電壓+U 37，射頻工作電壓-U 39，加載直流電壓V31的場調(diào)節(jié)電極311，加載直流電壓V32的場調(diào)節(jié)電極312，加載直流電壓V33的場調(diào)節(jié)電極313，加載直流電壓V34的場調(diào)節(jié)電極314 ；如圖4所示，圖中有樣品離子40，電極41，電極42，電極43，電極44，場空間45，導(dǎo)線46，射頻工作電壓+U 47，射頻工作電壓-U 49，加載直流電壓V41的場調(diào)節(jié)電極411，加載直流電壓V42的場調(diào)節(jié)電極412，加載直流電壓V43的場調(diào)節(jié)電極413 ；如圖5所不，圖中有尚子源50,尚子束51,四極桿尚子導(dǎo)引52,四極質(zhì)量濾質(zhì)器53，具有特定質(zhì)荷比的離子54，離子探測器55 ；如圖6所示，圖中有離子源61，離子源產(chǎn)生的離子束600，四極離子導(dǎo)引桿系統(tǒng)62，經(jīng)四極離子導(dǎo)引桿聚焦和導(dǎo)引的離子束601，第一級裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器63,離子束602,離子碰撞反應(yīng)池64,電極系統(tǒng)65,第二級四極質(zhì)量濾質(zhì)器66,離子碎片產(chǎn)物603，經(jīng)第二級四極質(zhì)量濾質(zhì)器分析和偏轉(zhuǎn)的離子604，離子探測器67 ；指定圖2為本發(fā)明的摘要附圖
。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，這種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實施例僅用于理解本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提出了一種在四極場中施加直流電場等電場成分的裝置和方法，通過本發(fā)明技術(shù)施加的電場成分可以調(diào)節(jié)四極場中離子分布，達到改進四極桿電極系統(tǒng)性能的目的。本發(fā)明內(nèi)容通過下列幾種方法實現(xiàn)，第一，在四極桿電極系統(tǒng)中的任意二個相鄰電極桿 之間安置一根平行于四極桿電極的桿狀電極，即場調(diào)節(jié)電極，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，這樣可以在四極場區(qū)產(chǎn)生與這個電壓對應(yīng)的直流或交流電場分布，如圖2所示；第二，在四極桿電極系統(tǒng)中的安置二根平行于四極桿電極的桿狀電極，即場調(diào)節(jié)電極，并且每一根場調(diào)節(jié)電極都安置于任意二根四極桿電極之間，在每一根安置的場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，這樣便可以在四極場區(qū)產(chǎn)生與這二個場調(diào)節(jié)電極上所加電壓相對應(yīng)的電場分布，如圖3 (a)和圖3 (b)所示；第三，在四極桿電極系統(tǒng)中的安置三根平行于四極桿電極的桿狀電極，即場調(diào)節(jié)電極，并且每一根場調(diào)節(jié)電極都安置于任意二根四極桿電極之間，在每一根安置的場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，這樣便可以在四極場區(qū)產(chǎn)生與這三個場調(diào)節(jié)電極上所加電壓相對應(yīng)的電場分布，如圖4所示；上述任何一種方法產(chǎn)生的電場分布可以使得離子的分布狀態(tài)發(fā)生改變，如偏離四極桿中心等。本發(fā)明給出的裝置和方法，可以改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)，以實現(xiàn)對四極桿電極系統(tǒng)性能的優(yōu)化。不論是空間電荷效應(yīng)，還是高階場效應(yīng)引起的負面效應(yīng)，都有可能通過調(diào)節(jié)四極桿電極系統(tǒng)中的電場分布，即通過調(diào)節(jié)電場分布對電場中的離子運動狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，以達到對質(zhì)譜性能加以改善的目的。如圖I所示，11，12，13，14為組成四極桿電極系統(tǒng)的四根電極；15為由電極11，12，13，14圍成的內(nèi)切圓空間，即所述的場空間；電極11和電極13由導(dǎo)線16連接在一起，17為加載在電極11和13上的射頻工作電壓+U ;電極12和電極14由導(dǎo)線連接在一起，19為加載在電極12和14上的射頻工作電壓-U ;在傳統(tǒng)的四極質(zhì)量分析器的工作狀態(tài)下，電極11，12，13，14上只分別加載所述的射頻工作電壓；10為分布于四極桿電極系統(tǒng)場空間中的樣品離子，他們在場空間中的電場作用下，主要分布于圍繞中心軸的附近區(qū)域。如圖2所示，21，22，23，24為組成四極桿電極系統(tǒng)的四根電極；25為由電極21，22，23，24圍成的內(nèi)切圓空間，即所述的場空間；電極21和電極23由導(dǎo)線26連接在一起，+U為加載在電極21和23上的射頻工作電壓；電極22和電極24由導(dǎo)線連接在一起，-U為加載在電極22和24上的射頻工作電壓；電極211為設(shè)置在電極21和電極22之間的場調(diào)節(jié)電極，V21為加載在電極211上的直流電壓；20為分布于四極桿電極系統(tǒng)場空間中的樣品離子，他們在場空間中的電場作用下，由圍繞中心軸的附近區(qū)域移動到遠離電極211的區(qū)間內(nèi)；d為離子相對于中心移動的距離，它與電極211和211上所加載的電壓值V21等因素有關(guān)。如圖3所示，31，32，33，34為組成四極桿電極系統(tǒng)的四根電極；35為由電極31，32，33，34圍成的內(nèi)切圓空間，即所述的場空間；電極31和電極33由導(dǎo)線36連接在一起，+U為加載在電極31和33上的射頻工作電壓；電極32和電極34由導(dǎo)線連接在一起，-U為加載在電極32和34上的射頻工作電壓；圖3 (a)中，場調(diào)節(jié)電極311設(shè)置在電極31和電極32之間，V31為加載在電極311上的直流電壓；場調(diào)節(jié)電極312為設(shè)置在電極33和電極34之間的電極，V32為加載在電極312上的直流電壓；301為分布于四極桿電極系統(tǒng)場空間中的樣品離子，他們在場空間中的電場作用下，由圍繞中心軸的附近區(qū)域移動到遠離電極311而接近電極312。圖3 (b)中，場調(diào)節(jié)電極313設(shè)置在電極31和電極32之間，V33為加載在電極313上的直流電壓；場調(diào)節(jié)電極314為設(shè)置在電極32和電極33之間的電極，V34為加載在電極314上的直流電壓。302為分布于四極桿電極系統(tǒng)場空間中的樣品離子，他們在場空間中的電場作用下，由圍繞中心軸的附近區(qū)域移動到遠離中心而接近電極34。離子相對于中心移動的方向和距離與電極311，312，313和314的位置，形狀以及它們所加載的電壓值等因素有關(guān)。如圖4所示，41，42，43，44為組成四極桿電極系統(tǒng)的四根電極；45為由電極41，42，43，44圍成的內(nèi)切圓空間，即所述的場空間；電極41和電極43由導(dǎo)線46連接 在一起，+U為加載在電極41和43上的射頻工作電壓；電極42和電極44由導(dǎo)線連接在一起，-U為加載在電極42和44上的射頻工作電壓；場調(diào)節(jié)電極411設(shè)置在電極41和電極42之間，V41為加載在電極411上的直流電壓；場調(diào)節(jié)電極412為設(shè)置在電極42和電極43之間的電極，V42為加載在電極412上的直流電壓；場調(diào)節(jié)電極413為設(shè)置在電極43和電極44之間的電極，V43為加載在電極413上的直流電壓；40為分布于四極桿電極系統(tǒng)場空間中的樣品離子，他們在場空間中的電場作用下，由圍繞中心軸的附近區(qū)域移動到遠離場中心而接近電極41 ;離子相對于中心移動的方向和距離與場調(diào)節(jié)電極411，412，和413的位置，形狀以及它們所加載的電壓值等因素有關(guān)。如圖5所示，50為產(chǎn)生樣品離子的離子源，51為離子源產(chǎn)生的離子束，52為四極桿離子導(dǎo)引；53裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器，54為經(jīng)四極質(zhì)量濾質(zhì)器53選擇出的具有特定質(zhì)荷比的離子，它們在離子調(diào)節(jié)電極產(chǎn)生的電場作用下，其運動軌跡發(fā)生了改變。55為離子探測器。如圖6所示，裝配有電場調(diào)節(jié)電極的三重四極質(zhì)譜。61為產(chǎn)生樣品離子的離子源，600為離子源產(chǎn)生的離子束，62為四極離子導(dǎo)引桿系統(tǒng)，601為經(jīng)四極離子導(dǎo)引桿聚焦和導(dǎo)引的離子束；63為第一級裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器，離子經(jīng)過此質(zhì)量濾質(zhì)器后，不僅被質(zhì)量選擇，其運動狀態(tài)還發(fā)生了改變，602為離子束；64為離子碰撞反應(yīng)池，它是由四極桿電極系統(tǒng)65所組成。同樣地，四極桿電極系統(tǒng)65中也裝配有場調(diào)節(jié)電極，所以離子運動狀態(tài)也發(fā)生了改變，603為經(jīng)過65的離子束。它經(jīng)過65后被偏轉(zhuǎn)。66為第二級四極質(zhì)量濾質(zhì)器，它的作用是分析由四極桿碰撞反應(yīng)池內(nèi)64產(chǎn)生的離子碎片產(chǎn)物603。經(jīng)66分析和偏轉(zhuǎn)的離子604進入離子探測器67被檢測并得到質(zhì)譜信號。應(yīng)用實例I :如圖5所示。圖5為裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)譜的工作方式之一。50為產(chǎn)生樣品離子的離子源，51為離子源產(chǎn)生的離子束，52為傳統(tǒng)的四極桿離子導(dǎo)引，離子束經(jīng)52后，被聚焦和引導(dǎo)并進入到裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器53中，54為經(jīng)四極質(zhì)量濾質(zhì)器53選擇出的具有特定質(zhì)荷比的離子，它們在離子調(diào)節(jié)電極產(chǎn)生的電場作用下，其運動軌跡發(fā)生了改變，如偏離中心軸而離某一電極更近，54離開53后被離子探測器55檢測到，處理和記錄系統(tǒng)記錄下由55得到的離子電信號而成為質(zhì)譜圖，可以看出，當(dāng)離子束50經(jīng)離子導(dǎo)引52作用后進入裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器53中時，由于受其中的額外電場作用，離子將沿偏離于軸中心的軌道運動，并到達離子探測器被檢測到。應(yīng)用實例2:如圖6所示，圖6為裝配有場調(diào)節(jié)電極的三重四極質(zhì)譜的工作方式之一。61為產(chǎn)生樣品離子的離子源，600為離子源產(chǎn)生的離子束，62為傳統(tǒng)的四極離子導(dǎo)引桿系統(tǒng)，601為經(jīng)四極離子導(dǎo)引桿聚焦和導(dǎo)引的離子束；63為第一級裝配有場調(diào)節(jié)電極的四極質(zhì)量濾質(zhì)器，離子經(jīng)過此質(zhì)量濾質(zhì)器后，不僅被質(zhì)量選擇，其運動狀態(tài)還發(fā)生了改變，602為經(jīng)質(zhì)量選擇和場偏轉(zhuǎn)后的離子束，它們在電場作用下進入到離子碰撞反應(yīng)池64中，離子碰撞反應(yīng)池64中裝置有四極桿電極系統(tǒng)65，同樣地，四極桿電極系統(tǒng)65中也裝配有場調(diào)節(jié)電極，所以尚子運動狀態(tài)也發(fā)生了改變，602為進入65后，與其中的碰撞氣體發(fā)生碰撞而解尚成碎 片離子束603，603經(jīng)過65后，還發(fā)生偏轉(zhuǎn)，66為第二級四極質(zhì)量濾質(zhì)器，它的作用是分析由四極桿碰撞反應(yīng)池內(nèi)64產(chǎn)生的離子碎片產(chǎn)物603,經(jīng)66質(zhì)量分析和偏轉(zhuǎn)的離子604進入離子探測器67被檢測并得到質(zhì)譜信號。在四極場中施加直流電場等電場成分的目的是通過調(diào)節(jié)離子運動狀態(tài)，優(yōu)化四極電場性能，如四極質(zhì)量分析器的質(zhì)量分辨能力，提高離子通過率和質(zhì)譜儀器檢測靈敏度，提高離子碰撞效率和串級質(zhì)譜分析效率等，即本發(fā)明給出的裝置和方法，將可以改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)，以實現(xiàn)對四極桿電極系統(tǒng)性能的優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極(21)、(22)、(23)、(24)上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間(25),場空間(25)為電極(21)、(22)、(23)、(24)圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極(21)和電極(22)之間設(shè)有一根電極，即場調(diào)節(jié)電極(211)，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。
2.一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極(31)、(32)、(33)、(34)上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間(35),場空間(35)為電極(31)、(32)、(33)、(34)圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極(31)和電極(32 )之間、電極(33 )和電極(34 )之間各設(shè)有一根電極，即場調(diào)節(jié)電極(311)和(312)，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。
3.一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極(41)、(42)、(43)、(44)上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)并在一定的工作電壓作用下所產(chǎn)生，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，或四根表面為雙曲面的電極，或截面為橢圓形的電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間(45 ),場空間(45)為電極(41)、(42)、(43)、(44)圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極(41)和電極(42)之間、電極(42)和(43)之間，電極(43)和電極(44)之間各設(shè)有一根電極，即三根場調(diào)節(jié)電極(411)、(412)、(413)，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流或交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，其特征在于在四極桿電極系統(tǒng)中電極(21)和電極(22)之間設(shè)有一根電極選擇為在四極桿電極系統(tǒng)的任意兩個相鄰電極桿之間安置一根電極。
5.如權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，其特征在于在四極桿電極系統(tǒng)中電極(31)和電極(32 )之間，電極(33 )和電極(34)之間各設(shè)有一根電極選擇為在四極桿之間的任意二根電極之間安置一根電極，并總共安置兩根電極。
6.如權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，其特征在于在四極桿系統(tǒng)中電極(41)和(42 )之間，電極(42 )和(43 )之間，電極(43 )和(44 )之間各設(shè)有一根電極選擇為三根電極中的每一根電極安置在四極桿電極系統(tǒng)中的任意二根電極之間。
7.如權(quán)利權(quán)利要求I或2或3所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置，其特征在于場調(diào)節(jié)電極的截面形狀為矩形或圓柱形或橢圓形或任意的幾何形狀。
8.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置的方法，其特征在于該方法為通過在場調(diào)節(jié)電極(211)上加載直流或交流電壓V21，如此在場空間(25)中產(chǎn)生與在場調(diào)節(jié)電極(211)與電壓V21相關(guān)的電場分布，在此電場的作用下，離子的運動狀態(tài)將發(fā)生變化，當(dāng)V21為直流電壓時，產(chǎn)生的直流電場將使得使得本來分布在四極桿中心軸附近的離子(20)偏離中心區(qū)域，分布在遠離電極211的較大空間區(qū)域內(nèi)。
9.如權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置的方法，其特征在于該方法為在場調(diào)節(jié)電極(311)和場調(diào)節(jié)電極(312)上加載直流或交流電壓V31和V32，如此在場空間(35)中產(chǎn)生對應(yīng)于場調(diào)節(jié)電極(311)和場調(diào)節(jié)電極(312)和電壓V31，V32的電場分布，在此電場的作用下，將使得本來分布在四極桿中心軸附近的離子(30 )運動狀態(tài)發(fā)生改變；當(dāng)場調(diào)節(jié)電極(311)和場調(diào)節(jié)電極(312)上分別加載高低不同的直流電壓時，將在場空間(35)中產(chǎn)生直流電場分布，此直流電場將使得本來分布在場中心軸附近的離子偏離中心區(qū)域，并遠離場調(diào)節(jié)電極(311)和靠近和場調(diào)節(jié)電極(312)的區(qū)域內(nèi)。
10.如權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置的方法，其特征在于該方法為在場調(diào)節(jié)電極(411)和場調(diào)節(jié)電極(412)和場調(diào)節(jié)電極(413)上加載直流或交流電壓V41，V42和V43，如此在場空間(45)中產(chǎn)生對應(yīng)于在場調(diào)節(jié)電極(411，412,413)和電壓V41, V42，V43的電場分布，在四極桿中心軸附近的離子(40)運動狀態(tài)發(fā)生改變，使得本來分布在場中心軸附近的離子偏離中心區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理和離子質(zhì)量分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可調(diào)節(jié)四極場中離子分布的裝置和方法，包括質(zhì)譜儀、四極離子導(dǎo)引，其特征在于所述的四極場由四極桿電極21、22、23、24上下等間距平行組成上下左右四邊形的四極桿電極系統(tǒng)，所述的四極桿電極為四根圓柱形電極，在四極桿電極中，設(shè)有場空間25，場空間25為電極21、22、23、24圍成的內(nèi)切圓空間，在四極桿電極系統(tǒng)中電極21和電極22之間設(shè)有一根電極，即場調(diào)節(jié)電極211，并在場調(diào)節(jié)電極上加載直流或交流電壓，如此在四極場區(qū)產(chǎn)生額外的直流式交流電場，改變離子在四極場中的離子運動狀態(tài)，從而達到改進四極桿系統(tǒng)性能的目的，安全可靠。
文檔編號H01J49/26GK102820202SQ20121030636
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者胡佩生 申請人:上海斯善質(zhì)譜儀器有限公司