质子转移反应质谱仪聚焦型漂移管的设计及仿真研究

作     者：贺飞耀 代渐雄 付玉 李宏 邓辅龙 岳寒露 赵忠俊 段忆翔 HE Fei-yao;DAI Jian-xiong;FU Yu;LI Hong;DENG Fu-long;YUE Han-Lu;ZHAO Zhong-jun;DUAN Yi-xiang

作者机构：四川大学生命科学学院四川成都610064 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710128 四川大学机械工程学院四川成都610064 四川大学化学工程学院四川成都610064 

出 版 物：《质谱学报》 (Journal of Chinese Mass Spectrometry Society)

年 卷 期：2022年第43卷第1期

页      面：25-33,I0002页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070302[理学-分析化学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中央高校基本科研经费(SCU2015c003) 国家自然科学基金青年基金(21605107)。 

主　　题：漂移管 射频四极杆 SIMION 质子转移反应质谱(PTR-MS) 

摘      要：漂移管是质子转移反应质谱仪(PTR-MS)的核心部件之一,对漂移管进行技术创新是改善仪器性能的重要途径。近年来,聚焦型漂移管(focusing drift tube, FDT)因具有离子利用率高的优点逐渐被重视。本研究报道了一种结合射频四极杆及电阻玻璃管的聚焦型漂移管的设计与仿真,四极杆用于提供射频聚焦场,电阻管用于产生均匀分布的直流梯度电场。基于设计的3D结构,在SIMION 8.1中构建仿真模型,采用m/z 19、55和100等3种离子对四极杆的杆体直径、射频场频率及电压幅值等参数进行系统性探究。结果表明,射频场的引入对减小离子束半径非常有效,较大直径的杆体有利于提高装置的聚焦能力,特别是对于低质荷比离子。当频率约2 MHz时,聚焦效率最高,随着电压幅值的提高,离子束半径迅速减小,随后逐渐趋平。另外,超过85%的离子能够顺利透过直径为1.0 mm的采样孔,传输效率比传统漂移管提升了约28倍。该研究对射频四极杆聚焦型漂移管(RFQ-FDT)的结构设计、SIMION建模及离子透射率均做了详细阐述,可为装置的实际应用提供一定的理论支持。