非对称三角形电极离子阱的单向出射性能模拟研究

三角形电极离子阱(triangular-electrode linear ion trap,TeLIT)是一种新型结构的线性离子阱,具有简单的电极结构和良好的分析性能。为进一步提高TeLIT的离子探测效率,本实验将离子出射方向的2个电极设置为不同角度,建立非对称结构的TeLIT,通过引入非对称场实现离子单向出射。通过分析电极角度差与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,获得离子出射情况和模拟质谱峰。理论模拟结果显示:当离子出射方向三角电极的角度差Δα=15°时,在优化的AC频率条件下,三角形电极离子阱的m/z610离子单向出射率可达95%以上,且质量分辨率达到2 647。经优化几何参数后的非对称三角形电极离子阱可在几乎不损失分辨率的情况下实现离子单向出射,大幅提高了单检测器模式下TeLIT的离子探测效率和仪器的灵敏度,使其在小型化质谱仪的开发中具有显著优势。

非对称三角形电极线形离子阱的模拟研究

三角形电极线形离子阱具有结构简单、易加工和质量分析性能好等优点。本研究使用理论模拟方法研究了两种非对称三角形电极线形离子阱内部电场成分分布及质量分析能力:离子出射方向上两个电极角度相同,但与另外两个相同电极的角度不同;离子出射方向上一个电极角度与其它3个相同电极的角度不同。模拟结果表明,当三角形电极线形离子阱出射方向上的一个电极角度为137°,另外3个电极角度为140°时,线形离子阱内部同时引入了奇数阶场和偶数阶场,当扫描速度为1900 Da/s,分析m/z=609 Da的离子的质量分辨率可达到7186。同时,线形离子阱的灵敏度和精度也得到明显提升。

三角形电极离子阱的理论模拟及性能优化

作为一种新型结构的线性离子阱,三角形电极离子阱(TeLIT)具有简单的电极结构与良好的分析性能。为进一步提高TeLIT的质谱性能,本研究考察了TeLIT的性能与电极结构的关系。利用模拟软件SIMION和AXSIM分析TeLIT场半径比与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,得出模拟离子质谱峰。理论模拟结果表明:优化场半径比可以改善内部电场分布,并能显著提高TeLIT的质量分辨率。最终模拟得出场半径比r_x/r_y=5.75∶5时为最优结构,在该结构下,m/z为1892 Th的离子在扫描速率为1500 Th/s时,质量分辨率可以达到8287;扫描速率降为300 Th/s时,最高质量分辨率可达23000。