低真空度下四极场中离子操作模式研究

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1、硕士学位论文低真空度下四极场中离子操作模式研究RESEARCHONIONOPERATIONMODEINQUADRUPOLEFIELDATLOWVACUUM吕浩哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TH843学校代码：10213国际图书分类号：681.2密级：公开工程硕士学位论文低真空度下四极场中离子操作模式研究硕士研究生：吕浩导师：周志权教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH843U.D.C:681.2DissertationfortheM

2、asterDegreeinEngineeringRESEARCHONIONOPERATIONMODEINQUADRUPOLEFIELDATLOWVACUUMCandidate：LvHaoSupervisor：Prof.ZhouZhiquanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofInformationandElectricalEngineeringDateofDefence：June

3、,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着质谱技术的快速发展，质谱仪在生活中发挥越来越重要的作用。绝大部分的质谱仪虽然性能高，但是必须工作在高真空度条件下，且体积大，重量重，功耗大，不方便携带，也不方便进行现场实时分析。本文以二维线性离子阱为模型，研究低真空度条件下带电离子在理想四极场中的操作模式。首先简单介绍了本文使用的仿真软件——SIMION，并从理论角度出发，分析了高真空条件下带电离子在理想四极场中的基本规律，包括马修方程、离子运动稳定区、

4、离子久期频率等。接着介绍两种常见的带电离子与惰性气体分子之间的弹性碰撞模型，即Langevin模型和Hardsphere模型，通过仿真比较，选出合适的模型；然后将理想情况下的马修方程添加阻尼项完成修正，并利用数学方法求得低真空度下的离子运动稳定区。最后介绍了多个评价质谱仪器性能好坏的标准，详细介绍了实现质量分析的三个重要步骤以及两种离子出射方式，并给出经典的离子操作模式；通过SIMION建模仿真，考虑不同的参数如冷却时间，辅助AC信号幅度、频率等对质谱仪分辨率的影响，最终得到低真空下离子操作模式参数。在满足一定性能要求的前提下，本论文的研究可以使质谱仪的真空系统得

5、到简化，使质谱仪体积、重量、功耗等减小，同时也符合质谱仪器小型化的发展趋势。关键词：低真空度；四极场；操作模式；SIMION-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofthemassspectrometrytechnology,themassspectrometersplayamoreandmoreimportantroleinourdailylife.Althoughthehighperformance,mostofthemmustbeoperatedathighvacuumcondition,withl

6、argevolume,heavyweightandhighpowerconsumption.Besidestheycan’tbetakenforreal-timeanalysisatease.Inthispaper,thetwo-dimensionallineariontrapisselectedforstudyingtheoperationmodeofchargedionsinidealquadrupolefieldatlowvacuum.Firstly,thesimulationsoftwareSIMIONisintroducedinbrief,thenthe

7、basiclawofchargedionsinidealquadrupolefieldathighvacuumisintroducedtheoretically,includingMathieuequation,thestableregionofionmotion,thesecularfrequencyandsoon.Secondly,twokindsofcommonelasticcollisionmodelsbetweenchargedionsandinertgasarementioned,namelytheLangevinmodelandHardspherem

8、odel.