新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统及其电压加载方法

本发明涉及质谱分析测试，特别涉及一种新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统及其电压加载方法。

背景技术：

1、质谱仪通常需要将来自离子源或真空差分接口的离子从较高气压区域传输至较低气压的质量分析区域。离子源引入的离子羽流通常伴随大量中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质等，这些物质如果沿同一直线路径进入后续离子光学元件或质量分析区域，容易造成电极污染、放电或静电积累、背景噪声升高、灵敏度下降以及维护频率增加。

2、现有技术存在利用弯曲的离子导引件阻断中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质进入质量分析区域，但部分溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质会附着在离子导引件内壁，甚至会积累在真空室的内壁，仍然存在污染，导致维护频率无法有效降低。同时，弯曲的离子导引件还会影响离子的传输和聚焦效果。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中现有技术存在的问题，提供一种结构设计简单，对中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质分流排出，维护频率得到显著降低，且宽质量范围传输和聚焦能力得到有效保证的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统及其电压加载方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，包括真空室，所述真空室具有进口和离子出口；还包括安装在真空室内部的多个杆状电极和顶部开口的收集腔，所述收集腔设置在杆状电极的下方；多个所述杆状电极沿周向间隔布置，形成一开放式杆阵离子传输通道；所述开放式杆阵离子传输通道具有沿传输方向依次衔接的入口段、过渡段和出口段，所述入口段与进口衔接，所述出口段与离子出口衔接，所述过渡段的中心轴线逐渐向上偏移；所述真空室上开设有排出口，所述排出口设置在离子出口的下方，所述排出口的中心轴线与进口的中心轴线对齐；相邻所述杆状电极施加相位相反的射频电压，所述入口段、过渡段和出口段分别施加逐级变化的直流电压，所述过渡段中上侧的杆状电极与下侧的杆状电极之间施加与目标离子极性相匹配的差分上扬偏置电压。

3、进一步地，所述入口段和/或过渡段和/或出口段的内包络等效半径沿传输方向逐渐减小。

4、进一步地，还包括设置在真空室内部的局部导流件，所述局部导流件的连接端与排出口的底端连接，所述局部导流件的自由端向下延伸至收集腔内。

5、进一步地，所述局部导流件的连接端通过螺栓与排出口的底端螺纹连接。

6、进一步地，所述真空室上开设有排污口，所述排污口与收集腔连通。

7、进一步地，所述真空室上开设有抽气口，所述抽气口与收集腔连通。

8、进一步地，所述进口的中心轴线设置在入口段中心轴线的下方，所述离子出口的中心轴线设置在出口段中心轴线的下方。

9、进一步地，所述杆状电极采用圆柱杆、半圆柱杆、双曲面杆或扁平杆。

10、进一步地，所述杆状电极的数量设置六根、八根或至少十二根。

11、一种新型偏轴高阶场离子漏斗传输电压加载方法，适用于上述新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，包括如下步骤：

12、向相邻杆状电极加载相位相反的射频电压，以形成高阶径向约束场；

13、向开放式杆阵离子传输通道中入口段、过渡段和出口段分别加载逐级变化的直流电压，以形成轴向直流梯度；

14、向过渡段中上侧的杆状电极与下侧的杆状电极之间加载与目标离子极性相匹配的差分上扬偏置电压，以形成使目标离子向上偏移的电场。

15、本发明的有益效果：

16、（1）本发明过渡段中上侧的杆状电极与下侧的杆状电极之间施加与目标离子极性相匹配的差分上扬偏置电压，使得目标离子沿上扬偏轴的开放式杆阵离子传输通道传输并聚焦，由于中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质不能像目标离子一样受到射频电压、轴向直流梯度和差分上扬偏置电压的共同导引，即未被电场有效导引，进而使得中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质沿进口的轴线方向穿过相邻杆状电极之间的间隙进入排出口，由排出口直接排出真空室，且过重的溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质依靠自重落入收集腔内，由收集腔收集后排出真空室，从而实现中性物质、溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质的分流排出，避免其污染开放式杆阵离子传输通道及真空室，整个系统的维护频率得到显著降低。

17、（2）本发明中入口段和/或过渡段和/或出口段的内包络等效半径沿传输方向逐渐减小，在离子偏轴分离的同时实现漏斗式聚焦，从而兼顾入口离子接受能力和出口聚焦能力，宽质量范围传输和聚焦能力得到有效保证。

18、（3）本发明在排出口的底端设置局部导流件，且局部导流件的自由端向下延伸至收集腔内，用于拦截或导流部分过重的溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质，避免部分过重的溶剂液滴及其团簇、颗粒杂质因下落路径太远而接触排出口下方的真空室侧壁，从而进一步避免污染真空室。

1.一种新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，包括真空室（100），所述真空室（100）具有进口（110）和离子出口（120）；其特征在于，还包括安装在真空室（100）内部的多个杆状电极（200）和顶部开口的收集腔（300），所述收集腔（300）设置在杆状电极（200）的下方；多个所述杆状电极（200）沿周向间隔布置，形成一开放式杆阵离子传输通道（400）；所述开放式杆阵离子传输通道（400）具有沿传输方向依次衔接的入口段（410）、过渡段（420）和出口段（430），所述入口段（410）与进口（110）衔接，所述出口段（430）与离子出口（120）衔接，所述过渡段（420）的中心轴线逐渐向上偏移；所述真空室（100）上开设有排出口（130），所述排出口（130）设置在离子出口（120）的下方，所述排出口（130）的中心轴线与进口（110）的中心轴线对齐；相邻所述杆状电极（200）施加相位相反的射频电压，所述入口段（410）、过渡段（420）和出口段（430）分别施加逐级变化的直流电压，所述过渡段（420）中上侧的杆状电极（200）与下侧的杆状电极（200）之间施加与目标离子极性相匹配的差分上扬偏置电压。

2.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述入口段（410）和/或过渡段（420）和/或出口段（430）的内包络等效半径沿传输方向逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，还包括设置在真空室（100）内部的局部导流件（500），所述局部导流件（500）的连接端与排出口（130）的底端连接，所述局部导流件（500）的自由端向下延伸至收集腔（300）内。

4.根据权利要求3所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述局部导流件（500）的连接端通过螺栓与排出口（130）的底端螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述真空室（100）上开设有排污口（140），所述排污口（140）与收集腔（300）连通。

6.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述真空室（100）上开设有抽气口（150），所述抽气口（150）与收集腔（300）连通。

7.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述进口（110）的中心轴线设置在入口段（410）中心轴线的下方，所述离子出口（120）的中心轴线设置在出口段（430）中心轴线的下方。

8.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述杆状电极（200）采用圆柱杆、半圆柱杆、双曲面杆或扁平杆。

9.根据权利要求1所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，其特征在于，所述杆状电极（200）的数量设置六根、八根或至少十二根。

10.一种新型偏轴高阶场离子漏斗传输电压加载方法，其特征在于，适用于权利要求1-9任一所述的新型偏轴高阶场离子漏斗传输系统，包括如下步骤：