李皓云,袁晓纪,苗 凯,杨少华,李昊勇,余长益,唐雅婷,黄 波

(四川红华实业有限公司,四川 乐山 614000)

1934 年,Mattauch 等[1]首次提出双聚焦质谱仪理论,但直至1974年,才完善了双聚焦质谱仪二级相差计算方法[2-4]。根据粒子运动轨迹可逆性,荷质比相同的带电粒子在电分析器的能量色散与在磁分析器的能量色散相互抵消,促使运动轨迹及能量存在差异的离子聚焦于同一点,提高仪器的分辨率。双聚焦质谱仪高灵敏度及高分辨率的优势,广泛应用于多学科领域,如地球科学、古气象科学、地外陨石及生物化石分析、核电站安全性分析等[5-6]。英国NUInstruments公司的eVolution高分辨气体同位素质谱仪分辨率最高可达5 000;澳大利亚ASI公司SHRIMP系列质谱仪采用大半径电分析器和磁分析器,分辨率最高可达30 000;法国Cameca公司IMS系列质谱仪分辨率最高可达40 000[7-8]。目前,国内质谱学技术仍处于追赶阶段,高分辨率轻核同位素分析仪器的研究尚处于空白。结合重大科学仪器战略发展方针,四川红华实业有限公司计划基于NierJohnson模型,结合一款成熟商用电磁分析器,建设双聚焦高分辨质谱仪平台。通过理论计算,结合CST Studio Suite(德国DassaultSystèmes产品,简称CST)电磁场仿真软件对电分析器端部结构进行优化设计,有效地减少了电分析器端部弥散场对离子轨迹的影响。

1 电分析器及其参数计算

待测样品通过进样系统注入电离室,经过能量为70 eV 电子轰击后裂解成大量带电离子[9-10]。离子受定向电场作用引入离子光学系统进行加速聚焦,漂移一段路程过后进入电分析器及磁分析器分别进行能量和质量聚焦。……