CN104599932B - 离子传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离子传输装置及方法，所述离子传输装置包括：偏转电极组，在垂直于离子传输面的平面上，至少三个电极组成所述偏转电极组；电源，所述电源为所述至少三个电极供电，且至少三个电极中的两侧电极的电压高于中间电极的电压。本发明具有离子传输效率高等优点。

Description

离子传输装置及方法

技术领域

本发明涉及离子传输，特别涉及离子传输装置及方法。

背景技术

在ICP-MS中，ICP源产生的离子相对其他离子源具有较大的平均能量，能量分布也较宽，而且含有大量的非分子元素离子的离子，比如载气Ar的激发离子，这些因素导致离子在从大气压传输至真空的传输效率极低，影响了仪器灵敏度。其次，ICP源同时也是光源，在离子化的同时会产生大量的光子，光子到达检测器会形成很高的背景信号，直接影响仪器的信噪比以及检测器的使用寿命，此外处于激发态的中性粒子也会导致同样的问题。最后，由于ICP离子源不是在封闭的真空***中进行检测，所以在测定过程中，气体及水、酸产生的氩、氧、氮、氯、氢、碳等离子都可能进入检测***,因而在12、14、16、35、40等质量数处都有很高的背景。此外，虽然在高温等离子体中，绝大部分分子都已原子化并电离，但在经接口进入膨胀室时，因压力的突然下降，又可能形成新的分子组合,也造成了复杂的背景，对某些元素的测定形成干扰。因此,ICP-MS中除了要测定的单电荷离子外，在等离子体中和在离子提取及传输过程中还可能形成其他多种分子离子。因此，质谱干扰除了理论上已知的那些天然稳定同位素之间的“同量异位素”质谱干扰外，还存在着许多来自水、酸、气以及基体和共存物之间的“同量异位素”重叠干扰。质谱干扰可进一步分为四类：①同量异位素重叠干扰；②多原子离子干扰；③难熔氧化物干扰；④双电荷离子干扰。第二种类型的干扰大体上可分为：①抑制和增强效应，②由高盐含量引起的物理效应。

因此，在ICP-MS中为了消除光子以及中性离子的造成的干扰，需要对离子光路进行离轴设计，离轴除了能消除光子和中性粒子直接打到检测器上形成噪声，还有其他方面的功能。在碰撞反应池前进行离轴能消除处于激发态的中性离子进入碰撞反应池，从而简化碰撞反应池的反应环境。

现有的两种解决方案，如图1和图2所示，图1是利用两组平行板透镜，对离子束进行偏转离轴设计，图2是利用一个圆柱杆对离子束进行90度偏转。这两种方案都存在一个共同的缺点，只能在xy面进行离子束的调节，无法在z方向对离子束进行聚焦，导致离子束的传输效率变低，进而影响灵敏度和检出限。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种离子传输效率高的离子传输装置，有助于提高质谱分析的灵敏度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种离子传输装置；所述离子传输装置包括：

偏转电极组，在垂直于离子传输面的平面上，至少三个电极组成所述偏转电极组；

电源，所述电源为所述至少三个电极供电，且至少三个电极中的两侧电极的电压高于中间电极的电压。

根据上述的离子传输装置，可选地，所述偏转电极组包括相对设置的正电极组、负电极组。

本发明还提供了上述离子传输装置的工作方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

上述的离子传输装置的工作方法，所述工作方法包括：

在所述偏转电极组上施加电压，至少三个电极中的两侧电极的电压高于中间电极的电压；

离子在所述偏转电极组中偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

离子在偏转的同时，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦，有效地提高离子束离轴传输，优化提高离子传输效率，降低透镜的装配要求，同时提高后续质谱分析的灵敏度，优化仪器性能。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据现有技术的离子偏转的简图；

图2是根据现有技术的离子偏转的另一简图

图3是根据本发明实施例1的离子传输装置的结构简图；

图4是根据本发明实施例2的离子传输装置的结构简图；

图5是根据本发明实施例3的离子传输装置的结构简图；

图6是根据本发明实施例4的离子传输装置的结构简图。

具体实施方式

图3-6和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图3示意性地给出了本发明实施例的离子传输装置的结构简图，如图3所示，所述离子传输装置包括：

偏转电极组，所述偏转电极组包括相对设置的正电极组、负电极组，在垂直于离子传输面的平面上，所述正电极组、负电极组均包括三个平板电极；

电源，所述电源为各平板电极施加电压，具体为：对U11和U13施加相同的电压，并且电压比U12所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U13>U12，对U21、U22和U23也采用同样的电压施加方式。

上述离子传输装置的工作方法为：

在所述偏转电极组上施加电压，具体为：对U11和U13施加相同的电压，并且电压比U12所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U13>U12，对U21、U22和U23也采用同样的电压施加方式；

离子穿过所述正电极组和负电极组之间，并偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦，传输效率高。

实施例2：

图4示意性地给出了本发明实施例的离子传输装置的结构简图，如图4所示，所述离子传输装置包括：

偏转电极组，所述偏转电极组包括相对设置的正电极组、负电极组，在垂直于离子传输面的平面上，所述正电极组、负电极组均包括五个平板电极；

电源，所述电源为各平板电极施加电压，具体为：对U11和U15施加相同的电压、U12和U14施加相同的电压，并且电压比U13所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U15>U12＝U14>U13，对U21-U25也采用同样的电压施加方式。

上述离子传输装置的工作方法为：

在所述偏转电极组上施加电压，具体为：对U11和U15施加相同的电压、U12和U14施加相同的电压，并且电压比U13所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U15>U12＝U14>U13，对U21-U25也采用同样的电压施加方式；

离子穿过所述正电极组和负电极组之间，并偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦，传输效率高。

实施例3：

图5示意性地给出了本发明实施例的离子传输装置的结构简图，如图5所示，所述离子传输装置包括：

偏转电极组，在垂直于离子传输面的平面上，所述正电极组、负电极组均包括三个柱状电极；

电源，所述电源为各平板电极施加电压，具体为：对U11和U13施加相同的电压，并且电压比U12所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U13>U12，对U21、U22和U23也采用同样的电压施加方式。

上述离子传输装置的工作方法为：

在所述偏转电极组上施加电压，具体为：对U11和U13施加相同的电压，并且电压比U12所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U13>U12，对U21、U22和U23也采用同样的电压施加方式；

离子绕过所述偏转电极组而偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦，传输效率高。

实施例4：

图6示意性地给出了本发明实施例的离子传输装置的结构简图，如图6所示，所述离子传输装置包括：

偏转电极组，在垂直于离子传输面的平面上，所述正电极组、负电极组均包括五个柱状电极；

电源，所述电源为各平板电极施加电压，具体为：对U11和U15施加相同的电压、U12和U14施加相同的电压，并且电压比U13所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U15>U12＝U14>U13，对U21-U25也采用同样的电压施加方式。

上述离子传输装置的工作方法为：

在所述偏转电极组上施加电压，具体为：对U11和U15施加相同的电压、U12和U14施加相同的电压，并且电压比U13所施加的电压高，各电极的电压值大小关系为：U11＝U15>U12＝U14>U13，对U21-U25也采用同样的电压施加方式；

离子绕过所述偏转电极组而偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦，传输效率高。

Claims (2)

1.一种离子传输装置，其特征在于：所述离子传输装置包括：

偏转电极组，所述偏转电极组包括相对设置的正电极组、负电极组，至少三个电极组成所述正电极组，至少三个电极组成所述负电极组，所述正电极组和所述负电极组设置在垂直于离子传输面的平面上；

电源，所述电源为所述偏转电极组供电，所述正电极组的至少三个电极和所述负电极组的至少三个电极中的两侧电极的电压高于中间电极的电压；离子在所述偏转电极组中偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦。

2.根据权利要求1所述的离子传输装置的工作方法，所述工作方法包括：

在所述偏转电极组上施加电压，正电极组的至少三个电极和负电极组的至少三个电极中的两侧电极的电压高于中间电极的电压；

离子在所述偏转电极组中偏转，在偏转中，离子在垂直于离子传输面的平面上聚焦。