本發明提供了一種簡化質譜儀，包括：第一印刷電路板、第二印刷電路板和格柵電極板，格柵電極板設置于第一印刷電路板和第二印刷電路板之間；第一印刷電路板、第二印刷電路板上相向設置有平行導電條，格柵電極板上設置有格柵電極，相向設置的平行導電條分別與格柵電極共同構成復式并列的離子阱；簡化質譜儀還包括連通到真空泵的殼體，殼體內部通過真空泵將復式并列的離子阱置于真空腔中。本發明結構簡單，形成了多個并列的線形離子阱，離子在被捕獲，被質量選擇后統一地被檢出，信號大大增強，無需使用電子倍增器。并且有了上述結構，一部分電子線路被直接安裝在作為殼體的印刷電路板上，簡化了質譜儀的結構，也易于防止電子干擾。

技術領域

本發明涉及電氣元件技術領域，具體地，涉及高氣壓簡化質譜儀。

背景技術

圖1展示了一般質譜儀的基本構造。要實現質譜分析，必須經過樣品引入、電離、離子引入質量分析器進行分析和信號檢測幾個基本步驟。質量分析就是用質量分析器形成電場或磁場，將離子按照質荷比的不同在時間或空間上分開來。分開來的離子依次地打到檢測器上，形成電信號，經過電子學放大后，被數據系統記錄下來，形成一張質譜圖。

為了滿足一些現場分析的需求，很多人提出了不少質譜儀小型化的方案，比如小型四極桿質譜儀、小型飛行時間質譜儀和便攜式離子阱質譜儀。這些小型儀器，在一定程度上降低了重量，減小了體積，有些由于縮減了一些冗余的功能，使成本也有所下降。而這些在零部件上縮減尺寸的辦法，沒有從根本上把質譜儀的成本降低，有些因為尺寸減小，增加了加工的難度，反而使儀器成本有所提高。

質譜儀的分析器和檢測器的工作真空度應該在10^-2到10^-5Pa，主要由機械泵和渦輪分子泵來獲取，但渦輪分子泵造價很貴，現在每一臺渦輪分子泵在2萬元人民幣以上，而且大型質譜儀里甚至不止需要一臺渦輪分子泵。有的在離子源到分析器當中離子引導的地方需要一臺渦輪分子泵，分析器真空室還需另一臺渦輪分析泵，因此成本非常高。

質量分析器主要有以下幾種：磁偏轉質量分析器、射頻質譜儀、飛行時間質譜儀、四極桿質譜儀、單極質譜儀、氣相色譜-質譜聯用儀、離子阱質量分析器。而在這幾種分析器里，離子阱質量分析器是相對比較小巧的，需要的真空度比較低的一種，適合于簡化真空泵抽氣裝置。線形離子阱通常內徑做到了10mm，有的還可以比10mm更小，其工作原理如圖2所示。

離子源201使樣品分子電離產生樣品離子通過端蓋202上的小孔，進入離子阱。另一種引入離子的方法是使樣品氣體擴散到離子阱里，再使用燈絲發射的電子209通過端蓋202上的小孔，進入離子阱，使引入其中的樣品氣體電離成為離子208。射頻電源206產生射頻電壓，加到環電極203，在離子阱內形成射頻電場，用以捕獲離子208。而在兩端帽之間加附加高頻電壓207，使得某些離子被共振激發，通過掃描主射頻電壓(在數字離子阱是掃描方波的頻率)，使阱內的離子按照其質荷比的大小順序依次被激發，被逐出離子阱，在阱外有電子倍增器204，它能將一個離子轉換為10⁶以上個電子，離子流信號就被大大地增強了，從而放大電路檢測記錄下來，形成質譜。

為了提高靈敏度和分辨率，離子在激發前最好都聚集在離子阱的中央，為此離子阱質量分析器工作時需要冷卻氣體，以實現碰撞冷卻。冷卻氣體可以是氮氣甚至空氣，所以離子阱工作壓強較高，一般是0.1-1Pa。使用旋片真空泵，或渦旋式真空泵，其極限真空可達5x 10^-1Pa，且在1Pa左右仍有一定的抽速。因此離子阱的氣壓環境可以單獨使用旋片真空泵或渦旋式真空泵提供，從而省去分子泵，降低抽氣系統的復雜性。但是，由于電子倍增器需要加以1千伏以上的高壓，在這樣高的氣壓下會發生打火，所以分子泵等高真空泵仍然不可缺少，造價仍然較高。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種簡化質譜儀。

根據本發明提供的一種簡化質譜儀，包括：第一印刷電路板、第二印刷電路板和格柵電極板，所述格柵電極板設置于所述第一印刷電路板和所述第二印刷電路板之間；