低真空度下四极杆质量分析器稳定区的数值计算

为实现质谱仪在低真空度下进行质量分析,推导了有阻力条件下的离子运动方程,得到低真空度下有阻尼项的Mathieu方程,利用五阶龙格-库塔数值方法在MATLAB中求解离子在四极杆中的运动特性和不同阻尼条件下的稳定区.提出了利用数值方法确定低真空度下四极杆中离子运动稳定区的方法,给出了第一、第二以及高阶稳定区随阻尼系数k的变化趋势.结果表明:随着真空度的降低,稳定区变大并连接在一起;通过调整离子操作模式,可以完成质量分析;提高扫描频率可以抵消真空度降低所带来的影响.

一种面向低真空环境的质量分析方法仿真研究

在低真空环境进行质谱分析可以大幅降低仪器的成本、体积和功耗,实现质谱仪的便携化。在四极杆质量分析器中,增大压强会导致离子轴向运动能量不足,无法到达检测器。为解决这一问题,提出了一种使用顺向气流作为离子出射动力,适用于低真空环境的质量分析方法,并在COMSOL Multiphysics中搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明,利用该方法得到的谱峰强度和谱峰宽度明显优于无气流条件下的分析结果。该研究成果为低真空质谱仪的研发奠定了理论基础,促进质谱仪便携化和传感器化、降低使用门槛、扩展应用领域。

面向海洋应用的低真空质谱仪操作模式研究

为使质谱仪能够在低真空环境下进行质量分析,扩展其在海洋科学领域的应用,研究了适用于低真空环境的质量分析操作模式。针对圆柱形离子阱质量分析器,在COMSOL Multiphysics中基于Langevin碰撞理论搭建了低真空环境离子运动仿真平台。利用该平台模拟了不同低真空条件下,射频电压频率、射频电压零峰值、离子阱尺寸等参数对质谱仪分辨率和灵敏度的影响。结果表明,增大射频电压频率、减小离子阱尺寸等操作模式可适用于低真空环境质量分析。