新型行波离轴离子传输器的设计与表征

作     者：曾鹏宇 何星亮 郭星 邓辅龙 孙红恩 吴斌 赵忠俊 段忆翔 

作者机构：四川大学机械工程学院 成都艾立本科技有限公司 

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

年 卷 期：2024年第4期

页      面：510-518页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：四川省科技计划项目（2022YFG0082） 

主　　题：质谱 离轴离子传输器 耦合电源 

摘      要：为滤除质谱系统中来自电喷雾电离源（ESI）的大量中性污染物和带电液滴，提高质谱系统的灵敏度、信噪比和耐用性，出现了一种基于行波堆叠环的离轴离子传输器。根据其结构特性，本研究设计了对应的行波射频耦合供电电源及测控系统。采用以太网通讯协议控制现场可编程逻辑门阵列（FPGA）以实现全电路的信号控制和发生，通过12位模数转换器（ADC）和16位数模转换器（DAC）实现8通道行波幅值的监控，并设计双平面变压器耦合电路，在堆叠环上成功实现了行波提供轴向动能的效果。测试了硬件系统在离轴传输结构上的电参数稳定性和精度，结果表明：行波电源可控电压范围为0.1～100 V；行波电源脉冲频率范围为0～400 kHz；直流转直流（DC-DC）直流高压纹波小于0.03%；行波高低电压全量程检测绝对误差小于0.03 V；行波高低电压控制输出全量程绝对误差小于0.04 V；多通道射频峰峰值电压差小于1 V；行波上升下降时间均小于30 ns；射频和行波波形平滑，该电源系统能够满足堆叠环离轴传输器的电源设计要求。在粗真空下，采用利血平离子对离轴结构的性能进行测试，实验结果为行波堆叠环结构的离子传输和离轴分离提供了基本理解，对高信噪比质谱系统的研发具有重要价值。