一种用于高分辨飞行时间质谱仪的锯齿状一体化电极阵列.pdf

第28卷第3則
质谱学报
o1. 28 No
2007年8月
Journal of Chinese Mass Spectrometry Society
Aug.2007
种用于高分辨飞行时间质谱仪的锯齿状一体化电极阵列
黄超',单琪2,徐国宾,赵学玒,韩文念
清江3,许生蛟2,李钓2,汪嚥,杨芃原
(1.天津大学精密仪器及光电子T程学院,天津300072:2.上海精密科学仪器有限公司,上海200233
3.复日大学化学系,上謝200133;1.复日大学生物医学研究院,上海200032)
简要:通过在印刷线路板上刻蚀制得·种用于尚分辨飞行时阿质谱仪的锯齿状边界一·体化电极阵列,该阵
列具有锯齿状边界的条状图案,可构造TOF-MS的离子加速器和反射器。它充分利用仪器内部其空空间
为安装大尺小、高性能离子检测器创造了条件,质谐分辨力込到9000以上,信噪比提尚1倍以上。这种方
法定可靠、安装条件优越,筒化了真空设计,提尚了仪器的性价比,成为MS800型 LCTOE-MS研制过程
中重要创新点之
关継词:高分辨;飞行时间质谱;反射器;电极阵列
中图分类号:O657.63:TH8413文猷标识竹:A文章编号:1004-2997(2007)03136-05
A Dithering Boundary Electrode Array for High Resolution TOF-MS
HUANG Chao, SHAN Qi, XU Guo-bin. ZHAO Xue-hong, HAN Wen-nian
QING Jiang, XU Sheng-jiao, LI Jun, WANG Yan, YANG Peng-yuan
College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
Shanghai Precision Scienti /ic Instrument Com bany, Shanghai 200233, China;
Debarimen of Chemistry, Fudan Universily, Sh
1. Institute of Bio medical Science, Fudan University, Shanghai 200032, China)
Abstract: A dithering boundary clectrode array for high resolution timc-of-flight mass spec-
tromctcr was reported. Elcctrodcs with saw tooth like boundary, etched on printed circuit
boards, arc used for making accelerator and reflector of TOF-MS, which maximize the utili
zation of vacuum chamber and can hold large size ion detector. Resolution of TOF-MS
ceeds 9, 000 FWHM and S/N ratio is doubled. This method is accurate and stable for pro
duction, which is one of the key innovations in the development of MS800 LC-TOF-MS
Key words: high resolution: TOF-MS; reflectron; clectrode array
离子加速器和反射器是K行时间质普仪者対离子施加近似相等的能量,以符合TOF
(TO)F-MS)中操作离子运动的最主要部件。前MS等能量质量分析器的要求;后者元成离子动
收稿期:2007-01-18;修回1期:2007-03-26
是金项H:国家白然科学基金委项H20627003和上海市科委项H031409004资助
作者简介:黄超(1981~),男(汉族),江西都日人,硕十研究生,从事质谱仪器研究。 E-mail: huangchao(ctiu,edu.cn
通讯作者:杨儿原(1949~),男(汉族),上海人,教授,从斗质谱仪器和蚩白组学研究。 poyang( a, fudan.edu,cn
第3則
黄超等:一种用于高分辨长行时问质谱仪的锯齿状一·体化电极阵列
量的反转,减小TOF-MS飞行管的长度。离子50~200m,板间距3~5mm,精度30am:电
加速器和反射器为离子束提供轴方向上线性极外径山于薄板刚度的影响小于100mm。其
变化的均匀梯度电场。通常使用桩状的半面电优点在于过渡区域最小,环电极内部均匀梯度电
极在x轴方向组成电枚陈列,并分别施加线性的场儿乎占据了全部内径大小的三维空问。厚圆
电压,实现梯度电场。梯度场在垂直轴截面上.环电柲陈列的结构示意图示于图2,它是由·组
的均一性決定了TOF-MS可以处理的离子束几厚币圆环电极构成1,単个电极厚8~10mm,
何尺小。梯度场截面均匀程度优于100ppm外径约200mm,内径约160mm,板间距1
(ppm指的是截而边缘电场相対丁截面中心电mm,精度可达2pgm。由于电厚度影响?其内
场的差异)的有效截面部分符合高分辨TOF-部过渡区域比薄板电极大得多,达20mm宽;由
MS的求;电极阼列内部空间中不符合上述条于机械重量巨大,极少水平使川。矩形框电极阼
件的截面部分称作过波区域。过渡区域中离了列由厚度1~3mm的不锈钢钢板经切割而成
く行时间偏差较大、分辨力低,需要使用光刚阻其结构示意图示于图3。矩形电外形控制
止离子进入。高性能离子加速器利反射器足提最为火活,们山」存在比较大的内部应力变形
高 TOF-MS性能的关健。在1955年,限制了极的加:精度,只能达到约50am。
Kctzcnstcin利 Friedland就采用多场加速的方
法得到了100以上.的分辫力。同年 Wiley和
Mclaren发表了“乂场加速聚焦”方法,奠定
飞行时间质里分析器的現论基础。 Alikanov利
Mamyrin分別在1957年利1973年提出利用反
肘器提供·个减速电场米补偿由于初始动能分
散引起的飞行时?差,成为飞行时间质谱发
胺过程中最为重要的进肢。1996年, Dodonoy
图1薄板圆环也极阵列结构示意图
制作的电喷雾离子化垂自加速反射式飞行
ig. I Structure of thin plate reflector
时间质谱仪(ESI- OATOF-MS)成为当今商业高
分力 LC-TOF-MS的原型
以往的离了加速器和反射器中有效截面积
所占的比例通常低于50%。过渡区域科和电极本
身的几何尺」占据了大量真空区域,造成真空腔
尺」庞人、利用率低,并且迫使仪器使用更人抽
速的真泵系统,?接增加了成木。许多商业仪
器为了避免仪器过大、成本过高,通常减小整个
图2厚?环电极阵列结构示意
TOF-MS质分析器的尺寸,导致只能使用小
Tig 2 Structure of thick plate reflector
型的(如直25mm)微通道板( Micro channe
plate)检测器