吴 辉，朱雯飞，葛赛金，张英军，姚如娇，李晓旭

(1.苏州大学机电工程学院，江苏 苏州 215021；2.上海卫星装备研究所，上海 200240)

离子阱质量分析器作为质谱仪的核心部件，凭借其结构简单、灵敏度高、对真空度要求低及具有多级质谱分析功能[1]等优势，成为小型化质谱仪[2-3]的首选，并得到广泛应用。

三维离子阱[4](3D ion trap)是最早出现的商用离子阱质量分析器，由1个环电极和2个端盖电极构成，但其对外部注入的离子捕获效率低、易产生空间电荷效应[5-6]，还存在质量歧视大的问题。二维的线形离子阱[7](linear ion trap, LIT)改善了3D离子阱的缺点，显著提高了离子的存储容量和捕获效率，质量歧视性明显减小。传统的线形离子阱由三段式双曲面柱状电极和2个端盖电极组成，仅中间段的1对电极中央开设离子引出槽。而双曲面电极通常具有加工难度高、组装精度要求高等局限性。因此，多种简化电极结构的LIT[8]相继问世，如矩形离子阱[9](rectilinear ion trap, RIT)、PCB分压离子阱[10](print circuit board ion trap, PCBIT)、三角形电极线形离子阱[11](triangular electrode linear ion trap, TeLIT)及半圆弧面线形离子阱[12-13](half round-rod electrode linear ion trap, HreLIT)等。然而，用简化的电极结构取代传统的双曲面电极，离子阱内部会产生非线性高阶场[14]，在一定程度上牺牲了LIT的分析性能。

近年来，随着精密机械加工技术的迅速发展，如双曲面慢走丝技术[15]和双曲面组件加工工艺[16]等，双曲面电极的加工精度[15-16]得到大幅提高，制造和加工成本也在逐步降低。同时，传统的双曲面电极LIT理论完善、灵敏度高、分析性能良好；其z轴的横截面具有双曲线性质，能构成以四极场为主的射频电场，减少复杂的高阶场成分，易于研究和分析。……