線性離子阱質(zhì)譜儀的設(shè)計與性能探究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、質(zhì)譜儀作為現(xiàn)代分析儀器的代表,其應(yīng)用領(lǐng)域隨著時代的進步而不斷擴展,已經(jīng)涉及到醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、化學(xué)、環(huán)境生物分析和載人航天等眾多領(lǐng)域。質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心部件,決定質(zhì)譜儀的分析性能。線性離子阱是質(zhì)量分析器的一種,具有較高的離子捕獲效率和離子存儲效率。然而傳統(tǒng)線性離子阱的雙曲面結(jié)構(gòu)對加工和裝配的精度要求過高,使得對其電極結(jié)構(gòu)簡化的研究工作成為研究領(lǐng)域的熱點。因此誕生了較多簡化電極結(jié)構(gòu)的線性離子阱,如矩形離子阱、三角形電極線性離子阱等。但是由

2、于電極的簡化,其內(nèi)部電場中存在較多的高階電場成分,使其分析性能如質(zhì)量分辨率等受到較為嚴(yán)重的影響。
  本文提出了制造結(jié)構(gòu)簡單且具有較優(yōu)分辨率線性離子阱的設(shè)計方案,研發(fā)了線性離子阱質(zhì)譜儀平臺并全面測試其分析性能。具體內(nèi)容如下:
  (1)本文設(shè)想將易于加工的圓弧形電極結(jié)構(gòu)代替原來的雙曲面結(jié)構(gòu)去構(gòu)建線性離子阱,并通過理論分析來驗證這個方案的可行性。理論研究的具體方法為:利用計算機軟件SIMION對半圓弧形電極線性離子阱進行建模,

3、采用模擬軟件AXSIM分析離子運動軌跡并生成模擬質(zhì)譜峰。模擬研究結(jié)果表明:半圓弧形電極線性離子阱的理論分析性能較優(yōu),掃描速率為1500Th/s時,質(zhì)量分辨率可達到2858,證實了采用圓弧形電極構(gòu)建性能優(yōu)良的線性離子阱方案的可行性。
  (2)搭建了電噴霧電離源—半圓弧形電極線性離子阱質(zhì)譜儀(ESI-HreLIT)實驗平臺以驗證半圓弧形電極線性離子阱的分析性能。設(shè)計并搭建了整個儀器系統(tǒng),完成了半圓弧形電極線性離子阱(HreLIT)的

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工及裝配,三級真空系統(tǒng)的建立、電噴霧電離源的設(shè)計與制作、離子導(dǎo)引系統(tǒng)的建立與電路系統(tǒng)的搭建等。
  (3)在離子徑向出射模式下,通過改變質(zhì)量掃描速率,測試質(zhì)量分析范圍以及進行多級質(zhì)譜分析,分析并評估ESI-HreLIT質(zhì)譜系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)。實驗結(jié)果表明:ESI-HreLIT質(zhì)譜儀可檢測的質(zhì)量范圍超過2800Th,最高質(zhì)量分辨率可達4350,并可以成功進行三級串聯(lián)質(zhì)譜分析,一級CID效率可達78%,二級CID效率可達5

5、9%。
  (4)在離子軸向出射模式下,測試并評估ESI-HreLIT質(zhì)譜系統(tǒng)的分析性能,同時探究了電壓配置參數(shù),如后端蓋電壓、共振激發(fā)頻率和質(zhì)量掃描速率等對軸向出射效率的影響。實驗結(jié)果表明:ESI-HreLIT質(zhì)譜儀成功地完成了離子軸向出射,且分辨率與徑向出射模式下的基本相同,并根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)了電壓配置參數(shù)對軸向出射效率的影響規(guī)律。
  研究結(jié)果最終表明:本文設(shè)計的新型線性離子阱HreLIT結(jié)構(gòu)簡單,在徑向出射模式和軸向

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