四極桿質(zhì)量分析器的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及元素分析領(lǐng)域，特別設(shè)及一種應(yīng)用于ICP-MS的四極桿質(zhì)量分析器的工 作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 四極桿質(zhì)量分析器是目前最成熟的質(zhì)量分析器之一，在GC-MS、LC-MS和ICP-MS中 都有廣泛應(yīng)用。四極桿質(zhì)量分析器屬于低分辨的質(zhì)譜，一般只能實(shí)現(xiàn)單位質(zhì)量分辨。然而， 在ICP-MS應(yīng)用中，待分析樣品的各元素之間濃度差異很大，有些元素的同位素豐度比差異 也非常大，四極桿質(zhì)量分析器的低分辨率使得高濃度的離子對(duì)周圍質(zhì)量數(shù)的離子強(qiáng)度會(huì)產(chǎn) 生較強(qiáng)的干擾，特別是當(dāng)周圍質(zhì)量數(shù)元素濃度很低進(jìn)行超痕量分析或者周圍質(zhì)量數(shù)的同位 素豐度很低進(jìn)行同位素比測(cè)量時(shí)尤其嚴(yán)重。因此，四極桿質(zhì)量分析器又引入了豐度靈敏度 的指標(biāo)來評(píng)價(jià)離子強(qiáng)度對(duì)周圍質(zhì)量數(shù)上離子強(qiáng)度的影響水平。
[0003] 目前，ICP-MS的豐度靈敏度指標(biāo)一般在0.1 ppm-Ippm之間，對(duì)某些特殊場(chǎng)合仍不能 滿足要求，只能通過優(yōu)化分析方法，例如在樣品前處理中增加基體分離的方式來降低分度 靈敏度的影響，該方式加大了樣品預(yù)處理難度，使樣品預(yù)處理復(fù)雜繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此外，對(duì) 元素濃度差異大的樣品W及豐度比差異大的同位素來說，豐度靈敏度決定了樣品分析的準(zhǔn) 確性，豐度靈敏度不足，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性均不能保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種豐度靈敏度高、分析結(jié) 果準(zhǔn)確可靠的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，包括在四極桿質(zhì)量分析器上施加 RF電壓和直 流電壓，所述工作方法還包括：
[0007] 在所述四極桿質(zhì)量分析器上施加混頻信號(hào)，所述混頻信號(hào)使待隔離離子發(fā)生共 振，待隔離離子與四極桿發(fā)生碰撞，待篩選離子通過四極桿質(zhì)量分析器。
[000引根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，在所述四極桿質(zhì)量分析器的 相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。
[0009] 根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，可選地，在所述四極桿質(zhì)量分析器的 一對(duì)相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。
[0010] 根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，所述混頻信號(hào)通過W下步驟 產(chǎn)生：
[0011] (Al)根據(jù)待隔離離子的頻率和頻率寬度產(chǎn)生頻域的數(shù)據(jù)序列，所述頻域內(nèi)不包含 待篩選離子的振蕩頻率；
[0012] (A2)通過反傅里葉變換將頻域的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為時(shí)域的數(shù)據(jù)序列；
[001引（A3)經(jīng)DA忍片產(chǎn)生混頻信號(hào)。
[0014] 根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，DA忍片產(chǎn)生的混頻信號(hào)經(jīng)功 率放大后被施加到四極桿質(zhì)量分析器上。
[0015] 根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，所述工作方法進(jìn)一步包括：
[0016] (BI)根據(jù)待篩選離子的質(zhì)量數(shù)和隔離窗口的寬度確定待隔離離子的質(zhì)量數(shù)；
[0017] (B2)根據(jù)待隔離離子的質(zhì)量數(shù)獲得相應(yīng)的a值與q值，進(jìn)而根據(jù)頻率與a、q的關(guān)系 式：O =f(a，q)獲得待隔罔罔子的頻率。
[0018] 根據(jù)上述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，所述隔離窗口內(nèi)為待篩選質(zhì) 量數(shù)的離子。
[0019] 根據(jù)上述任一所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，優(yōu)選地，所述四極桿質(zhì)量分 析器的工作方法在ICP-MS中的應(yīng)用。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：
[0021] 本發(fā)明在現(xiàn)有ICP-MS采用跳峰模式進(jìn)行定量分析時(shí)，在四極桿質(zhì)量分析器的其中 一對(duì)相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)，通過混頻共振隔離和四極桿本身工作模式具備的質(zhì)量篩選 雙重機(jī)制，使待隔離離子剔除更為徹底，從而提高了四極桿質(zhì)量分析器的豐度靈敏度，確保 分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【具體實(shí)施方式】
[0022] W下說明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式W教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn) 本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理 解源自運(yùn)些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特 征能夠W各種方式組合W形成本發(fā)明的多個(gè)變型。故，本發(fā)明并不局限于下述可實(shí)施方式， 而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 本實(shí)施例提供一種四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，包括在四極桿質(zhì)量分析器上施 加 RF電壓和直流電壓，所述工作方法還包括：
[0025] 在所述四極桿質(zhì)量分析器上施加混頻信號(hào)，所述混頻信號(hào)使待隔離離子發(fā)生共 振。
[0026] 進(jìn)一步地，在所述四極桿質(zhì)量分析器的相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。
[0027] 作為優(yōu)選，在所述四極桿質(zhì)量分析器的一對(duì)相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。
[0028] 在四極桿質(zhì)量分析器上施加混頻信號(hào)后，待隔離離子與四極桿發(fā)生碰撞，待篩選 離子通過四極桿質(zhì)量分析器。所述混頻信號(hào)為待隔離離子的振蕩頻率或接近振蕩頻率的一 系列頻率的混合，待隔離離子發(fā)生共振而劇烈振蕩，與四極桿發(fā)生碰撞而無法通過質(zhì)量分 析器。為了使四極桿質(zhì)量分析器能過濾掉更多的離子，僅確保隔離窗口內(nèi)的待篩選離子通 過四極桿質(zhì)量分析器，需要擴(kuò)大待隔離離子的頻率范圍，故：
[0029] 進(jìn)一步地，所述混頻信號(hào)通過W下步驟產(chǎn)生：
[0030] (Al)根據(jù)待隔離離子的頻率和頻率寬度產(chǎn)生頻域的數(shù)據(jù)序列，所述頻域內(nèi)不包含 待篩選離子的振蕩頻率；
[0031 ] (A2)通過反傅里葉變換將頻域的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為時(shí)域的數(shù)據(jù)序列；
[0032] (A3)經(jīng)DA忍片產(chǎn)生混頻信號(hào)。
[0033] DA忍片產(chǎn)生的混頻信號(hào)經(jīng)功率放大后被施加到四極桿質(zhì)量分析器上。
[0034] 離子的振蕩頻率與離子傳輸時(shí)的a值與q值相關(guān)，在同一時(shí)刻下，不同質(zhì)量數(shù)的離 子對(duì)應(yīng)不同的a值與q值，因此，同一時(shí)刻下不同質(zhì)量數(shù)的離子的振蕩頻率不同。故：
[00巧]進(jìn)一步地，所述工作方法還包括：
[0036] (BI)根據(jù)待篩選離子的質(zhì)量數(shù)和隔離窗口的寬度確定待隔離離子的質(zhì)量數(shù)；
[0037] (B2)根據(jù)待隔離離子的質(zhì)量數(shù)獲得相應(yīng)的a值與q值，進(jìn)而根據(jù)頻率與a、q的關(guān)系 式：O =f(a，q)獲得待隔罔罔子的頻率。
[0038] 進(jìn)一步地，所述隔離窗口內(nèi)為待篩選質(zhì)量數(shù)的離子。
[0039] 本實(shí)施例的益處在于:在四極桿質(zhì)量分析器的相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)，在保有 四極桿質(zhì)量分析器離子篩選功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了質(zhì)量分析器的豐度靈敏度，使分 析結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。
[0040] 實(shí)施例2
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例1的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法在ICP-MS中的應(yīng)用。在該應(yīng)用例 中，待篩選離子的質(zhì)量數(shù)為mo,隔離窗口的寬度為Am( Am根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，如設(shè)為1、2 等），隔離窗口兩側(cè)待隔離離子的質(zhì)量數(shù)分別為mi和m2,即mi與m2之差為Am,可W令
[0042] ICP-MS中四極桿質(zhì)量分析器的工作流程如下：
[0043] SI.獲得待隔離離子的頻率：
[0044] 根據(jù)關(guān)系式：
可知，同一時(shí)刻下的a值、q值與質(zhì)量數(shù)成反 tk，不同質(zhì)量數(shù)的離子對(duì)應(yīng)不同的a值與q值，即虹對(duì)應(yīng)的a、q為ai和qi，m2對(duì)應(yīng)的a、q為曰2和Q2; 再根據(jù)離子振蕩頻率《與曰、9的關(guān)系：《=吹/2，0含1(穩(wěn)定區(qū)），其中V為四極桿工作施加的 RF電壓的頻率，0為
獲得隔罔窗口兩側(cè)侍隔罔罔子的頻率W 1和W2,分別為W l = f(曰l,qi) , W2 = f(曰2,Q2);
[0045] S2.產(chǎn)生混頻信號(hào)：
[0046] 設(shè)置頻率寬度(如800Hz、1000化等），根據(jù)待隔離離子的頻率CO 1和CO 2及頻率寬度 產(chǎn)生頻域的數(shù)據(jù)序列，通過反傅里葉變換將頻域的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為時(shí)域的數(shù)據(jù)序列，經(jīng)DA 忍片產(chǎn)生特定頻率分布的混頻信號(hào)；
[0047] S3.混頻信號(hào)經(jīng)功率放大后被施加到四極桿質(zhì)量分析器的一對(duì)相對(duì)電極上，待隔 離離子與四極桿發(fā)生碰撞，待篩選離子通過四極桿質(zhì)量分析器。
[0048] 在該應(yīng)用例中，在四極桿質(zhì)量分析器的電極上施加 RF射頻電壓和直流電壓，實(shí)現(xiàn) 離子正常掃描和定量分析(為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在該實(shí)施例中未具體闡述）；同時(shí)，在電極 上進(jìn)一步施加混頻信號(hào)，消除定量離子附近質(zhì)量數(shù)的離子對(duì)定量離子處的干擾。所述混頻 信號(hào)通過輸出傅里葉反變化產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)來產(chǎn)生，一般該時(shí)序信號(hào)的最短時(shí)間在l-5ms， 而ICP-MS的定量分析采用跳峰模式，在特定質(zhì)量數(shù)工作點(diǎn)停留的時(shí)間一般大于10ms，在同 位素比測(cè)量時(shí)定量時(shí)間更長(zhǎng)，因此，在ICP-MS的四極桿質(zhì)量分析器上同時(shí)施加 RF射頻電壓、 直流電壓和混頻信號(hào)，既符合離子定量分析的時(shí)間，又提高了豐度靈敏度。
[0049]上述實(shí)施方式不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的關(guān)鍵是:在四極桿 質(zhì)量分析器的相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)，提高豐度靈敏度。在不脫離本發(fā)明精神的情況下， 對(duì)本發(fā)明作出的任何形式的改變均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，包括在四極桿質(zhì)量分析器上施加 RF電壓和直流 電壓，其特征在于:所述工作方法還包括： 在所述四極桿質(zhì)量分析器上施加混頻信號(hào)，所述混頻信號(hào)使待隔離離子發(fā)生共振。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:在所述四極桿質(zhì) 量分析器的相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:在所述四極桿質(zhì) 量分析器的一對(duì)相對(duì)電極上施加混頻信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:所述混頻信號(hào)通 過以下步驟產(chǎn)生： (A1)根據(jù)待隔離離子的頻率和頻率寬度產(chǎn)生頻域的數(shù)據(jù)序列； (A2)通過反傅里葉變換將頻域的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為時(shí)域的數(shù)據(jù)序列； (A3)經(jīng)DA芯片產(chǎn)生混頻信號(hào)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:DA芯片產(chǎn)生的混 頻信號(hào)經(jīng)功率放大后被施加到四極桿質(zhì)量分析器上。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:所述工作方法進(jìn) 一步包括： (B1)根據(jù)待篩選離子的質(zhì)量數(shù)和隔離窗口的寬度確定待隔離離子的質(zhì)量數(shù)； (B2)根據(jù)待隔離離子的質(zhì)量數(shù)獲得相應(yīng)的a值與q值，進(jìn)而根據(jù)頻率與a、q的關(guān)系式：ω = f(a，q)獲得待隔離離子的頻率。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:所述隔離窗口內(nèi) 為待篩選質(zhì)量數(shù)的尚子。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，其特征在于:所述四極 桿質(zhì)量分析器的工作方法在ICP-MS中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種四極桿質(zhì)量分析器的工作方法，包括在四極桿質(zhì)量分析器上施加RF電壓和直流電壓，所述工作方法還包括：在所述四極桿質(zhì)量分析器上施加混頻信號(hào)，所述混頻信號(hào)使待隔離離子發(fā)生共振，待隔離離子與四極桿發(fā)生碰撞，待篩選離子通過四極桿質(zhì)量分析器。本發(fā)明具有豐度靈敏度高、分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01J49/42
【公開號(hào)】CN105632878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610018528
【發(fā)明人】梁炎, 韓雙來, 劉立鵬, 俞曉峰, 鄭毅
【申請(qǐng)人】杭州譜育科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月1日