基于矩形离子阱的台式质谱仪的设计与性能

　　质谱与核磁共振、红外光谱、紫外光谱并称四大波谱技术，是现代分析测试的基础。

　　质谱法(简称质谱)是确定化合物的分子量、分子式及结构信息的重要手段。质谱分析的基本原理是使试样中的各组分在离子源中发生电离，生成不同质荷比的带正电或负电的离子，在电场的作用下，进人质量分析器。在质量分析器中，再利用电场或者磁场使不同质荷比的离子得以分离，通过检测器记录而得到质谱图。

　　质谱分析的特点是灵敏度高，质量精准确度好，试样用量少，分析范围广。

　　质谱技术对人类发展的伟大贡献从诺贝尔奖的获得情况就可窥一斑。英国物理学家阿斯顿首次制成了聚焦性能较好的质谱仪，并由此发现了多种同位素的存在，从而获得1922年的诺贝尔化学奖;美国科学家德默尔特和德国科学家保罗因为离子阱技术而共同获得1989年的诺贝尔物理学奖;美国科学家约翰·芬恩和日本科学家田中耕一因为在生物大分子的质谱分析方面的开拓性工作而共同获得2002年的诺贝尔化学奖。因为借助质谱分析而获得诺贝尔物理和化学奖的就更是不胜枚举了。

　　近20年来，随着电离技术、质量分析技术、与各种分离手段的联用技术以及串联质谱等二维分析方法的飞速发展，质谱已成为最广泛应用的分析手段之一。

　　质谱仪通常由样品导人、离子源、离子聚焦、质量分析器和检测器等组成。其中，质量分析器是质谱仪的核心，通常就是根据所采用的质量分析器来对质谱仪进行命名，比如磁质谱、四极杆质谱、离子阱质谱、飞行时间质谱、傅立叶变换离子回旋共振质谱等等。

　　在众多的质量分析器中，离子阱体积最小，最适合现场快速检测，也非常适合工业环境下的在线检测;它可以在不增加任何机械和硬件设施的基础上实现MS"功能;它可以实现离子的富集作用，因此在灵敏度的突破上具有很大的潜力。此外，离子阱还可以实现质量选择和筛除，因此其应用领域将非常宽广。

　　1离子阱

　　1.1离子阱的发展

　　最早关于离子阱报道的是在1953年，Pa』和Stein-wedel在他们的德国和美国专利里面描述四极质谱计工作原理的时候，把离子阱描述成“另一种电极的排列方式，，[’〕。同年，Post和Heinrich也提出了相同的思想，他们称之为“运用强聚焦原理的质谱计”川，Good则称之为“粒子容器设备，，[’]。很明显，这些都是由于受到早年前Courant,Livingston和Snyder关于应用交替变化的四极磁场来实现对带电粒子束的强聚焦理论冈的刺激而作用的结果。然而，早在两年前，这种强聚焦技术就已经被一位叫做N. C. Christofilos}s}的电子工程师发现了，但是，在那个时候，他的这个发现却没引起大家的注意。现在被大家所公认的，关于强聚焦场应用于质谱分析技术的发明是Wolfgang Paul}b]和他在Bonn大学的合作者们。