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射频质谱仪
阅读:403时间:2018-06-20 09:54:53

射频质谱仪又称四级杆质谱仪(QuadrupoleMassSpectrometer)。射频质谱仪核心部件为四级杆,在四级杆中,四根电极杆分为两两一组,分别在其上施加射频(RadioFrequency,RF)反相交变电压。位于此电势场中的离子,被选择的部分稳定后可到达检测器(Detector),或者进入之后的空间进行后续分析。射频质谱仪的结构和电路都相对其他质谱仪要简单。成本也相对低廉。射频质谱仪被广泛的应用于色谱-质谱(Chromatography-MassSepctrometry)联用中。
通过多个四级杆的串联使用,可以实现多重质谱分析(TendemMassSpectrometry,TendemMS),从而获得待测物的结构信息。
射频质谱仪每次只允许单一荷质比的离子通过,在扫描较大质量区间时,射频质谱仪所需的时间要远远大于飞行时间质谱(TimeofFlightMassSpectrometry,ToF-MS),轨道离子阱质谱(OrbitrapMS),线性离子阱(LinearIonTrap)等使用脉冲采样方式的质谱仪。

简介

  射频质谱仪又称四级杆质谱仪(QuadrupoleMassSpectrometer)。射频质谱仪核心部件为四级杆,在四级杆中,四根电极杆分为两两一组,分别在其上施加射频(RadioFrequency,RF)反相交变电压。位于此电势场中的离子,被选择的部分稳定后可到达检测器(Detector),或者进入之后的空间进行后续分析。射频质谱仪的结构和电路都相对其他质谱仪要简单。成本也相对低廉。射频质谱仪被广泛的应用于色谱-质谱(Chromatography-MassSepctrometry)联用中。
  通过多个四级杆的串联使用,可以实现多重质谱分析(TendemMassSpectrometry,TendemMS),从而获得待测物的结构信息。
  射频质谱仪每次只允许单一荷质比的离子通过,在扫描较大质量区间时,射频质谱仪所需的时间要远远大于飞行时间质谱(TimeofFlightMassSpectrometry,ToF-MS),轨道离子阱质谱(OrbitrapMS),线性离子阱(LinearIonTrap)等使用脉冲采样方式的质谱仪。

射频

  射频(RF)是Radio Frequency的缩写,表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300KHz~300GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流,它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于10000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流。高频(大于10K);射频(300K-300G)是高频的较高频段;微波频段(300M-300G)又是射频的较高频段。
  在电子学理论中,电流流过导体,导体周围会形成磁场;交变电流通过导体,导体周围会形成交变的电磁场,称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输,但电磁波频率高于100kHz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力,我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频;射频技术在无线通信领域中被广泛使用,有线电视系统就是采用射频传输方式。

真空系统

  射频质谱仪的真空系统通常分为两级。
  初级真空系统为二级真空系统提供基本真空支持。二级真空系统通常直接与质谱仪腔体相连,使质谱仪达到真空状态。值得注意的是,射频质谱仪的真空并非高真空(0.001 Pa)。离子在极杆中运动,大量的能量由电场中获得。为形成稳定的离子云,射频质谱中需要存在极为微量的气体用来吸收过量的动能。射频质谱仪的真空通常为飞行时间质谱(1e-5 Pa)的百分之一,为轨道离子阱质谱(1e-14 Pa)的百亿分之一。
  初级真空
  初级真空通常采用机械泵(Roughing Pump)或卷泵(Scroll Pump)。真空程度大约为1 mTorr (0.13 Pa)。
  机械泵相对卷泵价格低廉,然而需要润滑油才能操作。在进行对气体敏感的分析时,尤其是大气科学领域,通常选择使用卷泵而不是机械泵。
  二级真空
  二级真空通常采用涡轮分子泵(Turbomolecular Pump)或分散泵(Diffusion Pump)。
  涡轮分子泵
  分子泵体积小,效率相对分散泵要高。通常的分子泵都可以支持350 L/min的气流速度,较为高端的分子泵可以实现1e-14 Pa的超高真空。
  分散泵体积庞大,可达到1-2米。在现代仪器中,基本已经被涡轮分子泵取代。
  对于四级杆质谱仪所需的真空条件,通常涡轮分子泵在30分钟内即可达到。分散泵则需要20-80小时。

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