一种质谱仪及其离子清洁装置的制作方法

1.本实用新型涉及分析仪器技术领域，更具体地说，涉及一种离子清洁装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述离子清洁装置的质谱仪。


背景技术：

2.基质辅助激光解析离子源飞行时间质谱仪(简称为质谱仪)是一种常用的软电离质谱仪。质谱仪的离子源通常安装于真空腔室内，真空腔内设有移动平台和用于卡装靶板的靶板定位板，移动平台带动靶板水平往返移动至离子源下方，离子源底板产生的电场使待测物产生的离子碎片加速飞入质量分析器。
3.运行过程中，待测物电离后产生的少数离子残留于离子源上，长期运行后残留离子会在离子源底板表面堆积形成一层绝缘层。由于残留离子多分布离子源通往质量分析器的孔洞附近，不均匀堆积的残余离子影响电极产生的电场，进而影响离子的正常分离，进而影响质谱仪的灵敏度和分辨率。
4.现有技术中多采用释压、整机拆卸方式对离子源进行清洁。但是质谱仪属于高精密仪器，需要专业技术人员进行拆除清洁，且离子源重新安装后需对仪器进行调试以确保其正常工作，调试工作量大，清洁过程耗时长，影响样品鉴定。
5.同时，质谱仪的真空度要求极高，真空腔室释压后重新抽真空需要5h以上，使得整个清洁过程停机过程较长，严重影响检测效率。
6.综上所述，如何实现简便高效的离子源清洁，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种离子清洁装置，利用反射镜将激光器发射的激光反射至离子源底板表面、轰击残存离子，确保了离子源底板的洁净，并提高了清洁效率。
8.此外，本实用新型还提供了一种包括上述离子清洁装置的质谱仪。
9.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种离子清洁装置，包括激光器、与所述激光器连接的光路调节器以及安装于质谱仪的移动平台上的反射镜，所述反射镜的最高点低于所述质谱仪用于安装样品靶板的样品靶槽的最低点；
11.所述反射镜水平设置于所述移动平台上、或倾斜朝向所述光路调节器一侧安装于所述移动平台上。
12.优选的，还包括靶板定位板，所述靶板定位板内设有所述样品靶槽，所述样品靶槽的底部设有用于安装所述反射镜的容纳孔。
13.优选的，所述反射镜为平面镜或球面镜。
14.优选的，还包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述反射镜连接，以带动所述
反射镜转动。
15.优选的，所述靶板定位板的边缘设有用于擦拭离子源底板的底面的弹性清洁部，所述弹性清洁部的厚度大于所述靶板定位板到所述离子源底板的高度。
16.优选的，所述弹性清洁部包括聚氨酯清洁部。
17.优选的，所述弹性清洁部的表面均匀设有若干个擦拭凸起。
18.优选的，所述擦拭凸起包括条纹凸起和/或网状凸起。
19.一种质谱仪，包括上述任一项所述的离子清洁装置。
20.本实用新型提供的离子清洁装置工作时，移动平台带动反射镜移动至质谱仪的离子源底板下方，激光器的激光通过光路调节器发射至反射镜表面、被反射镜反射至离子源底板的底面，对离子源底板的残余离子进行轰击，从而确保离子源底板的长期干净，保证了质谱仪的检测灵敏度和分辨率。
21.同时，离子清洁装置的设置避免了质谱仪拆机清洁，大幅降低了清洁成本和清洁时间，提高了清洁效率。
22.此外，本实用新型还提供了一种包括上述离子清洁装置的质谱仪。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型所提供的离子清洁装置的具体实施例的剖视示意图；
25.图2为图1中a区域的局部放大图；
26.图3为图1中反射镜的光路原理示意图；
27.图4为靶板定位板的具体实施例一的结构示意图；
28.图5为靶板定位板的具体实施例二的结构示意图。
29.图1
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图5中：
30.1为激光器、2为光路调节器、3为反射镜、4为靶板定位板、41为样品靶槽、42为容纳孔、43为弹性清洁部、5为离子源、51为离子源底板、a和b分别为反射镜的水平放置位置和倾斜设置位置。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型的核心是提供一种离子清洁装置，利用反射镜将激光器发射的激光反射至离子源底板表面、轰击残存离子，确保了离子源底板的洁净，并提高了清洁效率。
33.此外，本实用新型还提供了一种包括上述离子清洁装置的质谱仪。
34.请参考图1
‑
图5，图1为本实用新型所提供的离子清洁装置的具体实施例的剖视示
意图；图2为图1中a区域的局部放大图；图3为图1中反射镜的光路原理示意图；图4为靶板定位板的具体实施例一的结构示意图；图5为靶板定位板的具体实施例二的结构示意图。
35.本实用新型提供的离子清洁装置，包括激光器1、与激光器1连接的光路调节器2以及安装于质谱仪的移动平台上的反射镜3，反射镜3的最高点低于质谱仪用于安装样品靶板的样品靶槽41的最低点；反射镜3水平设置于移动平台上或倾斜朝向光路调节器2一侧安装于移动平台上。
36.激光器1和光路调节器2属于质谱仪的重要结构，其中激光器1用于发射激光，光路调节器2用于调整激光光路、使激光聚焦于样品靶板处，激光器1的种类和功率、光路调节器2的组成以及激光器1与光路调节器2的连接方式等根据质谱仪的设计参数确定，在此不再赘述。
37.反射镜3用于反射激光器1发出的激光至离子源底板51的底面，以便反射激光对残留于离子源5通往质量分析器的孔洞附近的离子进行轰击。
38.质谱仪的移动平台用于搭载样本靶板，为现有质谱仪的常用移动平台。移动平台与离子源底板51平行，且移动平台可在其所在水平面内移动，因此移动平台能够带动样品靶板水平往返移动至离子源5下方。
39.反射镜3设置于移动平台上，可通过移动移动平台改变反射镜3的光轴距离子源5的轴线的距离l以及反射镜3的光轴相对离子源5的轴线的方位角α，进而改变反射激光照射至离子源底板51的底面上的光斑的位置和大小。
40.为了不干扰质谱仪内的样品靶板的正常检测，反射镜3的最高点低于安装样品靶板的样品靶槽41的最低点。
41.质谱仪内激光器1的发射激光的光轴与离子源5的轴线存在一定的夹角，且发射激光的聚焦于反射镜3上方的样品靶板的上表面。请参考图3，a为反射镜3的水平设置位置，b为反射镜3的倾斜设置位置，实线为反射镜3水平设置时的反射激光，虚线为反射镜3倾斜设置时的反射激光。
42.如图3所示，反射镜3水平设置时，反射激光形成的光斑落于离子源5的轴线的右侧，光斑远离离子源5中央通往质量分析器的孔洞，不利于对离子源底板51的底面孔洞附近的残留离子的轰击清理；反射镜3倾斜朝向光路调节器2一侧设置时，反射激光形成的光斑落于离子源5的轴线的两侧，光斑覆盖了离子源5中央通向质量分析器的孔洞，轰击清理效果更好。
43.优选的，为了避免反射激光照射至离子源底板51上的光斑中心过于远离离子源5的轴线，可以设置反射镜3倾斜朝向光路调节器2一侧安装于移动平台上。
44.反射镜3与移动平台的夹角β影响反射激光形成的光斑的位置，β的取值根据质谱仪内发射激光的光轴与离子源5的轴线的夹角、发射激光聚焦点距反射镜3表面的高度等因素确定。
45.质谱仪的检测次数达到预定清洁次数，或质谱仪的检测准确率不足以满足检测要求时，利用离子清洁装置对离子源底板51进行清洁。
46.清洁时，移动平台带动反射镜3移动至质谱仪的离子源底板51下方，激光器1的激光通过光路调节器2发射至反射镜3表面、被反射镜3反射至离子源底板51的底面，对离子源底板51的残余离子进行轰击，从而确保离子源底板51的长期干净，保证了质谱仪的检测灵
敏度和分辨率。
47.在本实施例中，利用反射镜3将激光器1发射的激光反射至离子源底板51表面、轰击残存离子，确保了离子源底板51的长期洁净，保证质谱仪的鉴定准确率。
48.同时，离子清洁装置内设置于质谱仪内，避免了质谱仪拆机清洁，大幅降低了清洁成本和清洁时间，提高了清洁效率。
49.优选的，反射镜3可以包括平面镜和球面镜。
50.当反射镜3到离子源底板51的底面的距离d较小时，可以将反射镜3设置为凸面镜，以便扩大光斑的覆盖面积；当反射镜3到离子源底板51的底面的距离d较大时，可以将反射镜3设置为凹面镜，以免光斑面积过大、单位面积轰击能量减小。
51.反射镜3的具体种类需要根据反射镜3距离子源底板51底面的距离d、激光器1的功率等因素确定。
52.在上述实施例的基础上，还可以包括驱动电机，驱动电机的输出轴与反射镜3连接，以带动反射镜3转动，从而将反射激光照射至离子源底板51的不同区域，实现对离子源底板51的扫描轰射。
53.在上述实施例的基础上，离子清洁装置还可以包括靶板定位板4，靶板定位板4内设有样品靶槽41，样品靶槽41的底部设有用于安装反射镜3的容纳孔42。
54.容纳孔42的形状和尺寸根据反射镜3的形状和尺寸确定。
55.进行样品检测时，样品靶板安装于样品靶槽41中，移动平台带动样品靶板移动至离子源5下方，使待测物移动至离子源底板51下方，激光器1发射激光、轰击待测物使其离子电离逸出。
56.在离子源底板51上堆积一定量的残余离子时，取出样品靶槽41中的样品靶板，将样品靶槽41移动至离子源底板51下方，激光器1发射激光，激光经由反射镜3反射轰击离子源底板51底面的残余离子，完成对离子源底板51底面的清洁。
57.需要进行说明的是，由于激光轰击样品靶板离子时为聚焦轰击、清洁时为片状轰击，为了使堆积的残余离子有效逸出，需要提高激光器1的能量。
58.在本实施例中，反射镜3安装于容纳孔42中，有利于保护反射镜3、避免反射镜3在质谱仪工作过程中划伤。
59.此外，也可以将反射镜3直接安装于移动平台上。
60.在上述实施例的基础上，靶板定位板4的边缘设有用于擦拭离子源底板51的底面的弹性清洁部43，弹性清洁部43的厚度大于靶板定位板4到离子源底板51的高度。
61.优选的，弹性清洁部43可以设置为聚氨酯清洁部，聚氨酯材料具有不掉末、不起毛的特点，在真空环境中使用不会扩散影响真空环境清洁度。
62.清洁时，移动平台带动靶板定位板4平移至离子源底板51下方，使弹性清洁部43受压发生弹性变形，弹性清洁部43的上表面与离子源底板51的底面接触；而后移动平台带动靶板定位板4水平往复移动，使弹性清洁部43在离子源底板51的底面反复擦拭，以去除堆积的离子。
63.在上述实施例的基础上，为了进一步提高弹性清洁部43的清洁效果，可以在弹性清洁部43的表面均匀设有若干个擦拭凸起。
64.优选的，擦拭凸起可以包括条纹凸起和/或网状凸起。条纹凸起或网状凸起的尺寸
根据弹性清洁部43的尺寸等因素确定。
65.擦拭时，控制移动平台的运动方向与擦拭凸起的延伸方向垂直，以便获取更好的清洁效果。
66.除了上述离子清洁装置，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的离子清洁装置的质谱仪，该质谱仪的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
67.离子清洁装置利用了质谱仪内原有激光器1、光路调节器2和移动平台结构，仅需在移动平台上直接安装反射镜3或在靶板定位板4上安装反射镜3，离子清洁装置结构简单、制造成本低且清洁效率高。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
69.以上对本实用新型所提供的质谱仪及其离子清洁装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。