本發(fā)明涉及飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中的離子整形透鏡的技術(shù)范疇，尤其涉及一種基于SIMION仿真的離子整形透鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中，由離子化裝置產(chǎn)生的離子，尤其是飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀中，二次離子在從一次離子方向反射出發(fā)，而進(jìn)入到二次離子光學(xué)系統(tǒng)中時(shí)，不可避免存在初始位置分散、初始角度分散、初始能量分散和初始速度分散，這些初始條件分散會(huì)導(dǎo)致離子飛行時(shí)間上的差異，因而需要在離子進(jìn)入質(zhì)量分析器之前設(shè)計(jì)離子導(dǎo)向裝置，對(duì)離子進(jìn)行聚焦，減低離子空間發(fā)散的程度及能量、速度、角度的分散程度，以使得離子最大化地到達(dá)質(zhì)量分析器。

現(xiàn)有的離子透鏡種類很多，但是缺少一種根據(jù)特定物質(zhì)的離子飛行軌跡而設(shè)計(jì)的離子透鏡。本文結(jié)合SIMION仿真軟件對(duì)特定物質(zhì)分子的離子飛行軌跡進(jìn)行分析，基于此設(shè)計(jì)了一個(gè)離子整形結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的就是設(shè)計(jì)一種基于SIMION的離子整形透鏡，首先采用SIMION對(duì)設(shè)定離子的飛行軌跡進(jìn)行仿真計(jì)算，再設(shè)計(jì)了一種離子整形透鏡，使得離子化后的離子最大化地到達(dá)質(zhì)量分析器，提高飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的精度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

1.一種基于SIMION仿真的離子整形透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于其設(shè)計(jì)過程首先通過SIMION軟件對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，據(jù)此設(shè)計(jì)一種離子整形透鏡裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于：采用現(xiàn)有靜電透鏡分析模擬軟件SIMION8.1對(duì)離子化產(chǎn)生的離子飛行軌跡進(jìn)行仿真，獲取離子的分散軌跡。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于進(jìn)行仿真時(shí)，選擇直接設(shè)置陣列尺寸的方式建立幾何模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于進(jìn)行仿真時(shí)，所需設(shè)置的參數(shù)包括：平臺(tái)空間的尺寸、對(duì)稱性質(zhì)、場(chǎng)的類型，電極的位置、形狀和尺寸，離子的動(dòng)能、飛行區(qū)距離、初始位置、初始速度、極板電壓值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于通過仿真獲得離子飛行軌跡的分散角，根據(jù)此來確定離子透鏡極板間的距離和接入電壓的值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征在于由三個(gè)直徑相同的同軸圓筒形電極組合而成的單透鏡，三電極的組合形狀是對(duì)稱的，單透鏡的兩側(cè)具有相同而恒定的電位，氣質(zhì)外側(cè)兩個(gè)電極的電位為零，中間電極的電位可調(diào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有假設(shè)三個(gè)電極的電位分別為V₁、V₂和V₃，而V₁＝V₃，因此單透鏡的焦距為f的值取決于三個(gè)電極的電位值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：通過調(diào)整中間電極的電位值以及極板的尺寸、間距，來調(diào)節(jié)透鏡的焦距，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的傳輸和聚焦。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有設(shè)z為電位橫軸坐標(biāo)，s為圓筒的間距，a為間隙中點(diǎn)到透鏡中心的距離，則單透鏡的焦距為f的值為

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：透鏡安裝于飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)中，且盡量充滿整個(gè)真空系統(tǒng)，以最大范圍將離子化后的離子進(jìn)行整形和聚焦，并最大化地進(jìn)入質(zhì)量分析器中。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：透鏡的三個(gè)金屬電極板之間充滿絕緣材料，使得各極板相互間隔并相互絕緣。

附圖說明

圖1是基于SIMION仿真的離子整形透鏡的方法流程圖；

圖2是離子整形透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

1.如圖1所示，基于SIMION仿真的離子整形透鏡的方法流程圖，一種基于SIMION仿真的離子整形透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于其設(shè)計(jì)過程首先通過SIMION軟件對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，據(jù)此設(shè)計(jì)一種離子整形透鏡裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于：采用現(xiàn)有靜電透鏡分析模擬軟件SIMION8.1對(duì)離子化產(chǎn)生的離子飛行軌跡進(jìn)行仿真，獲取離子的分散軌跡。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于進(jìn)行仿真時(shí)，選擇直接設(shè)置陣列尺寸的方式建立幾何模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于進(jìn)行仿真時(shí)，所需設(shè)置的參數(shù)包括：平臺(tái)空間的尺寸、對(duì)稱性質(zhì)、場(chǎng)的類型，電極的位置、形狀和尺寸，離子的動(dòng)能、飛行區(qū)距離、初始位置、初始速度、極板電壓值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMION對(duì)離子飛行軌跡進(jìn)行分析，其特征在于通過仿真獲得離子飛行軌跡的分散角，根據(jù)此來確定離子透鏡極板間的距離和接入電壓的值。

6.如圖2所示,根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征在于由三個(gè)直徑相同的同軸圓筒形電極組合而成的單透鏡，三電極的組合形狀是對(duì)稱的，單透鏡的兩側(cè)具有相同而恒定的電位，氣質(zhì)外側(cè)兩個(gè)電極的電位為零，中間電極的電位可調(diào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有假設(shè)三個(gè)電極的電位分別為V₁、V₂和V₃，而V₁＝V₃，因此單透鏡的焦距為f的值取決于三個(gè)電極的電位值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：通過調(diào)整中間電極的電位值以及極板的尺寸、間距，來調(diào)節(jié)透鏡的焦距，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的傳輸和聚焦。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有設(shè)z為電位橫軸坐標(biāo)，s為圓筒的間距，a為間隙中點(diǎn)到透鏡中心的距離，則單透鏡的焦距為f的值為

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：透鏡安裝于飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)中，且盡量充滿整個(gè)真空系統(tǒng)，以最大范圍將離子化后的離子進(jìn)行整形和聚焦，并最大化地進(jìn)入質(zhì)量分析器中。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子整形透鏡，其特征還有：透鏡的三個(gè)金屬電極板之間充滿絕緣材料，使得各極板相互間隔并相互絕緣。