高性能双聚焦型质谱计的离子光学

　　对高性能质谱计的离子光学进行了研究。为了评估质谱计的特性，现引入一个性能因子PF和一个像差因子AF并给其定义。PF值定义为与C/X(C为质量色散;X为像放大倍数)、扇形磁场偏转角、总路程长度和离子束通过磁极间隙等四个与传输有关的因子乘积。每个因子都是与1800磁分析器的值相比的比值。AF是通过入射离子束在a，占y，月散射1%的条件下模拟像而计算出的最大分辩本领。带有QQHQC和QQQHQC(Q是四极透镜;H是均匀扇形磁场;C是圆柱形扇形电场)的最理想的高级聚焦和高性能的质谱计已获得。在这些质谱计中pF的数值达到100而AF数值达到260，000。

　　1前言

　　质谱计的性能，一般由装置的分辨本领导和灵敏度来评价。在离子光学中，磁场质谱计的分辨本领可用

来表示。式中C，X，s，d各为质量色散，像放大倍数，离子源狭缝宽度和收集器狭缝宽度，。是由于像差而产生的像变宽的总量。为了得到高分辨本领，首先尽可能使乙小，其次是必须使Xs+d小。因为X:是在没有像差情况下的像宽，所以为了检测出全部入射离子，必须使d)X2，在这种情况下如果使、变小，则因入射离子量减少，而引起灵敏度降低，因此使X减小则比较有利。其结果是在质谱计中，如果想让分辨本领和灵敏度两者都高，则使像差乙小，质量色散和像放大倍数之比C/X大的离子光学系统是良好的系统。为了使象差小，带有CQH(C为圆柱电场;Q为静电Q透镜;H为均匀磁场)的配置的二级双聚焦质谱计已经设计出来，这种型式的装置，磁场轨道半径50cm的质谱计在日本大阪大学已试制出来，并已证实其聚焦性能良好。另外在澳大利亚堪培拉的澳大利亚国际大学，轨道lm的大型装置也制造出来，并被命名为CHRIMP，其高分辨本领在同位素比测定中发挥着积极作用。该离子光学系统的C/X值是2左右。其次在使C/X值大的同时，为了使磁极的离子传输率良好，设计了具有QQHQC配置的离子光学系统，只要适当地选择离子光学参数，就可以使C/X值变大到4一8，2次及3次像差系数也可以抑制到比较小的程度。磁场轨道半径1.25m的大型装置正在大阪大学制造。

　　设计高性能的质谱计时，如果能把质谱计的性能用数值在数量上加以评价的话，那将会非常方便。为此我们导入了质谱计的性能因子尸F(PerformenceFactor)和像差因子AF(AberrationFaotor)的方案关于对这些因子的定义在后面再详细说明.应该说PF和AF大的装置就是高性能的质谱计。这样一来，为了求得高性能的离子光学系统，其结果由于采用QQQOHQC(0是八极透镜)的装置，C/X值达到了20，像差非常小的系统也被找到。在此之后，对QQHQC及QQQHQC配置的离子光学系统通过详细地研究Q透镜、磁场、电场等离子光学的参数同尸F、AF的关系，了解到即使没有八极透镜，仍有优越性能的离子光学系统存在，在这里我们加以计算。