离子光学系统的设计及其对辉光放电飞行时间质谱仪性能的-仪器谱.PDF

第 16 卷 　第 3 期 　　　抚 顺 石 油 学 院 学 报 Vol . 16 　No . 3 1 9 9 6 年 9 月 J OU RNAL 　OF 　FU SHUN 　P E TROL EU M 　IN ST I TU TE 　 　Sep . 1998 离子光学系统的设计及其对辉光放电 飞行时间质谱仪性能的影响 苏永选 　　周 　振 　　杨　原 　　王小如 　　黄本立 ( 国家教委材料与生命过程分析科学开放实验室 ,厦门大学化学系 ,福建厦门36 1005) 摘 　要 　介绍了一种经过改进的离子光学系统 ,并用于垂直引出式辉光放电飞行时间质 谱仪 。初步研究了它的性能 ,包括吸引锥 、透镜 、直流四极杆 ,狭缝电位变化时对仪器灵敏度与 分辨率的影响 ,并检测了黄铜样品谱图。结果表明 ,该系统不仅能有效地提高离子的传输效 率 ,提高灵敏度 ,而且能减少离子的空间分散 ,改善分辨本领 。另一方面改进后的离子光学对 于质谱仪的真空系统性能的提高 ,也有很大的作用 。 关键词 　辉光放电质谱法 ; 　飞行时间质谱 ; 　离子光学系统 中图分类号 　TL 817 1 　问题的提出 ( ) 辉光放电质谱法 GDM S 作为一种直接固体分析强有力的手段 ,近年来得到了迅速 的发展 ,在逐层分析以及材料分析等方面正得到 日益广泛的应用 。不同形式的离子源所 产生的离子都存在着不同程度的能量与空间分散 ,只有使用性能良好的离子光学系统 ,最 大幅度地减少离子的能量与空间分散 ,才能得到理想的灵敏度与分辨本领 。本工作参考 计算机模拟的结果 ,对原来的离子光学系统进行了改造 ,设计了一套适用于本组自行研制 ( ) 的瞬短脉冲辉光放电飞行时间质谱仪 M SP GD - TOFM S 的离子光学系统 。 2 　实验部分 仪器结构如图 1 所示 。主要由辉光放电离子源 ,离子光学系统及飞行时间质量分析 器 3 部分组成 。辉光放电离子源是基于对任建世等人[ 1 ] 设计的用于发射光谱研究的辉光 放电灯改进而成 ;离子光学系统将详细介绍 ,而飞行时间质量分析器与以前报告[2 ] 的基 本一样 ,加速区的长度已由 16 mm 扩大为现在的 38 mm ,该改进提高了分辨率并降低了 检测噪音 。 收稿 日期 :1996 - 07 - 02 　　　　第一作者 :男 ,25 岁 ,博士研究生 ,主要从事微秒级脉冲辉光放电飞行 国家自然科学基金资助项 目。　　　时间质谱仪的改进与应用研究 。 第 3 期 　　　苏永选等. 离子光学系统的设计及其对辉光放电飞行时间质谱仪性能的影响 3 1 3 　结果与讨论 3 . 1 　离子光学设计 [2 ] 由于加工等因素 ,原来的离子光学系统 在进一步优化参数方面受到较大限制 。由 于仪器采用离子垂直引出技术 ,能有效地抑制光子及中性粒子的干扰 ,因此该离子光学系 ( ) ( ) ( 统没有必要采用 Bessel 箱 ,而主要由采样板 Sampler ,分离锥 Skimmer ,吸引锥 Ext rac ) ( ) ( ) tion Cone , S1 ,Einzel 透镜 L 1 ,L 2 ,L 3 ,直流四极杆 DC - Quadrupole ,狭缝及法拉第筒 ( ) 组成 见 Fig . 1 。采样板同时也 ( ) 作为辉光放 电的阳极 接地 。 采样孔直径 2 mm ,锥角 120°,分 离锥长 20 mm ,孔径 1 mm ,外锥 度 60°, 内锥度 57°。本离子光学 系统采样板与分离锥 间跨为 6 mm 。