一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及质谱分析仪器，具体的说是一种用于质谱中离子束汇聚整形并能控制其路径的静电汇聚偏折装置。
【背景技术】
[0002]质谱是一种常用的分析仪器，一般要求质量分析器工作在高真空下，而质谱的电离源一般工作气压高于质量分析器，所以一般电离源置于质量分析器之外，从而也产生了多种多样的离子引入方式。传统的旋转对称单透镜离子光学系统，能够将发散的离子束进行准直、汇聚引入质谱，但是由于其离子传输路径过于单一，不能满足一些需要偏折离子路径的特殊需求。
[0003]多次反射质谱是一种通过增加飞行时间提高分辨的高分辨质谱。在多次反射质谱中，离子的飞行距离一般都在几十米到几百米。在如此长的飞行距离下，电极微小的边缘电场效应最终都会累加成巨大的像差，是影响多次反射质谱分辨率的关键因素之一。如何将离子束通过合适的引入和引出方式避开电极的边缘场效应区域，对多次反射质谱的高分辨性能具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置，可以精确控制离子束进行任意角度的偏折引入和引出，并且具有很好的汇聚效果。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置，包括两组偏转汇聚透镜组和位于它们之间的一组扇形圆柱偏转透镜组；
[0007]偏转汇聚透镜组由两个中空的圆筒状端电极和偏转汇聚电极组成；两个端电极和偏转汇聚电极同轴设置，偏转汇聚电极处于两个端电极之间，偏转汇聚电极是由一个中空的圆筒被一平板沿轴线切割成两个径向截面为弧形的对称体；
[0008]扇形圆柱偏转透镜组是由一个横截面为扇形的柱体，即扇形的柱体是由扇形平面沿垂直于扇形平面的纵向方向拉伸而成，扇形的柱体被一个中空的圆筒沿纵向切割成两部分(沿纵向方向观察，保证切割圆筒的中心与扇形圆弧的圆心重合)，一部分横截面为弧形的称之为外扇形偏转电极，另一部分横截面为扇形的称之为内扇形偏转电极；
[0009]沿纵向方向观察，以半径为R。且与内扇形偏转电极和外扇形偏转电极同心的圆弧称之为中心弧线，中心弧线位于内扇形偏转电极和外扇形偏转电极之间，R0为外扇形偏转电极靠近圆心的内圆弧半径和内扇形偏转电极半径之和的一半；
[0010]两个偏转汇聚透镜组的轴线分别与扇形圆柱偏转透镜组的中心弧线相切。
[0011 ] 两个端电极和偏转汇聚电极之间间隔相等并且相互之间绝缘。
[0012]汇聚偏转透镜组中偏转汇聚电极为两片全等的扇形圆环电极组成；两片扇形圆环电极轴对称并相对放置，组成内径与端电极内径相同的带有两个对称缺口的圆环；两片扇形圆环电极之间相互绝缘设置。
[0013]汇聚偏转透镜组中两个端电极轴向长度为5?100mm,内孔直径为I?50mm ;偏转汇聚电极轴向长度为5?100mm,内孔直径为I?50mm,两片扇形圆环电极之间的间距为
0.1mm?5mm ;两个端电极和偏转汇聚电极之间的间距为0.1mm?10mm。
[0014]扇形圆柱偏转透镜组中外扇形偏转电极和内扇形偏转电极具有相同的弧度角并同心放置同时确保两者所形成的弧度角重合；外扇形偏转电极靠近圆心的内圆半径为I?200mm,内扇形偏转电极半径为I?200mm且小于外扇形偏转电极靠近圆心的内半圆半径；扇形圆柱偏转透镜组具有matsuda板结构。
[0015]汇聚偏转透镜组中偏转汇聚电极的两片扇形圆环电极分别施加电压W+V/2)和(V0-Vp/2)，V0为两片扇形圆环电极的平均电压，其中平均电压V。与端电极上所施加电压的幅值或极性不同，实现离子束的准直、汇聚，Vp为两片扇形圆环电极的电位差，用于控制离子束的偏转。
[0016]离子束可以平行于端电极轴线准直入射进入一个汇聚偏转透镜组，汇聚或偏转汇聚出射；或与端电极轴线呈锐角入射(角度范围由端电极尺寸规格决定)进入一个汇聚偏转透镜组，汇聚或偏转汇聚出射。
[0017]通过以汇聚偏转透镜组的轴线为旋转中心线旋转偏转汇聚电极，不但可以实现同一二维平面内离子束的偏折，同时还可以实现三维度空间的离子束的偏折。
[0018]其离子束路线为依次经过一个汇聚偏转透镜组、扇形圆柱偏转透镜组和另一个汇聚偏转透镜组；
[0019]该静电偏转装置工作在气压低于10 1Pa的高真空环境中；
[0020]两个以上相同尺寸规格或者不同尺寸规格任一所述偏转装置可以依次串联组合使用。
[0021]任一所述偏转装置或者两个以上串联组合的偏转装置适用于多次反射质谱、飞行时间质谱、四极杆质谱或离子阱质谱的离子引入、传输和整形；还适用于多级质谱联用前级尚子引出或引入。
[0022]本发明提供的离子光路静电汇聚偏折装置，利用两组具有偏折汇聚功能的单透镜组和扇形圆柱偏转透镜组构成组合离子传输系统，在高真空条件下，通过静电场对离子的形态及偏折路径进行精确控制。其中一个偏转汇聚单透镜组负责可接受角度范围内的离子束引入，并在该透镜组进行精确偏转、汇聚、准直后入射到圆柱偏转透镜组，圆柱偏转透镜组负责实现任意大角度偏转，并出射进入另外一个偏转汇聚单透镜组进行二次整形，并且可以进行最终出射角度的精确控制。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种用于质谱的离子光路静电汇聚偏折装置结构示意图。
[0024]图2为本发明的其中一种具有90°汇聚偏折装置的SHOON软件模拟图。
[0025]图3为本发明的其中一种组合式90°汇聚偏折装置的SHOON软件模拟图。
[0026]图4为本发明的其中一种90°汇聚偏折装置应用于多次反射质谱的SHOON软件模拟图。
[0027]图5为本发明的其中一种不同维度的组合式90°汇聚偏折装置应用于多次反射质谱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]请参阅图1，为本发明的结构示意图。
[0029]本发明的离子光路静电汇聚偏折装置，包括两组偏转汇聚透镜组I和位于它们之间的一组扇形圆柱偏转透镜组2 ；
[0030]偏转汇聚透镜组I由两个中空的圆筒状端电极6和偏转汇聚电极7组成；两个端电极6和偏转汇聚电极7同轴设置，偏转汇聚电极7处于两个端电极6之间，偏转汇聚电极7是由一个中空的圆筒被一平板沿轴线切割成两个径向截面为弧形的对称体；
[0031]扇形圆柱偏转透镜组2是由一个横截面为扇形的柱体，即扇形的柱体是由扇形平面沿垂直于扇形平面的纵向方向拉伸而成，扇形的柱体被一个中空的圆筒沿纵向切割成两部分(沿纵向方向观察，保证切割圆筒的中心与扇形圆弧的圆心重合)，一部分横截面为弧形的称之为外扇形偏转电极9,另一部分横截面为扇形的称之为内扇形偏转电极10 ；
[0032]沿纵向方向观察，以半径为R。且与内扇形偏转电极10和外扇形偏转电极9同心的圆弧称之为中心弧线3,中心弧线3位于内扇形偏转电极(10)和外扇形偏转电极9之间,R。为外扇形偏转电极9靠近圆心的内圆弧半径和内扇形偏转电极10半径之和的一半；
[0033]两个偏转汇聚透镜组I的轴线分别与扇形圆柱偏转透镜组2的中心弧线3相切。
[0034]两个端电极6和偏转汇聚电极7之间间隔相等并且相互之间绝缘。
[0035]汇聚偏转透镜组I中偏转汇聚电极7为两片全等的扇形圆环电极8组成；两片扇形圆环电极8轴对称并相对放置，组成内径与端电极6内径相同的带有两个对称缺口的圆环；两片扇形圆环电极8之间相互绝缘设置。
[0036]汇聚偏转透镜组I中两个端电极6轴向长度为5?100mm,内孔直径为I?50mm ；偏转汇聚电极7轴向长度为5?100mm,内孔直径为I?50mm,两片扇形圆环电极8之间的间距为0.1mm?5mm ;两个端电极6和偏转汇聚电极7之间的间距为0.1mm?10mm。
[0037]扇形圆柱偏转透镜组2中外扇形偏转电极9和内扇形偏转电极10具有相同的弧度角并同心放置同时确保两者所形成的弧度角重合；外扇形偏转电极9靠近圆心的内圆半径为I?200mm,内扇形偏转电极10半径为I?200mm且小于外扇形偏转电极9靠近圆心的内半圆半径；扇形圆柱偏转透镜组2具有matsuda板结构。
[0038]汇聚偏转透镜组I中偏转汇聚电极7的两片扇形圆环电极8分别施加电压(V0+Vp/2)和(Vid-VpA)A为两片扇形圆环电极8的平均电压，其中平均电压V。与端电极6上所施加电压的幅值或极性不同，实现离子束的准直、汇聚，Vp为两片扇形圆环电极8的电位差，用于控制离子束的偏转。
[0039]离子束可以平行于端电极6轴线准直入射进入一个汇聚偏转透镜组I，汇聚或偏转汇聚出射；或与端电极6轴线呈锐角入射(角度范围由端电极6尺寸规格决定)进入一个汇聚偏转透镜组I，汇聚或偏转汇聚出射。
[0040]通过以汇聚偏转透镜组I的轴线为旋转中心线旋转偏转汇聚电极(7)，不但可以实现同一二维平面内离子束的偏折，同时还可以实现三维度空间的离子束的偏折。
[0041]其离子束路线为依次经过一个汇聚偏转透镜组1、扇形圆柱偏转透镜组2和另一个汇聚偏转透镜组3 ；
[0042]该静电偏转装置工作在气压低于10 1Pa的高真空环境中；
[0043]两个以上相同尺寸规格或者不