二维线性离子阱参数优化设计

发布时间：2017-05-15 13:02

  本文关键词：二维线性离子阱参数优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着质谱仪器在不同领域中越来越广泛的应用，对其发展也提出了新的要求，质量分析器作为质谱仪器的核心组成部分，其种类的不同会对整个质谱系统的性能造成很大的影响。近年来，具有强大优势的线性离子阱质量分析器广泛应用于质谱界。因此，本课题采用二维线性离子阱质量分析器（LIT,Linear IonTrap），在对LIT进行大量的理论分析的基础上，对该三段式线性离子阱的各个极板的电压配置不断地优化，使得在此电压配置下，LIT的性能最优。同时，，进一步提高了二维线性离子阱的分析能力，也改善了其性能指标。 与传统三维离子阱相比，LIT在离子捕获、储存效率和质量分辨率等方面具有明显的优势。因此，本课题选择对LIT进行性能优化。首先，介绍了LIT的基本原理，几何形状，马修方程及其稳定图，离子阱内捕获离子的效率，空间电荷效应，质量分辨率以及串联质谱等相关知识，重点研究了阱内离子的受力形式及趋势。之后，对离子光学模拟软件SIMION进行介绍，并用此软件对LIT中的离子源，离子聚焦透镜和三段式的线性离子阱质量分析器进行数学建模。 通过理论分析，软件学习，数学建模以及电压配置等步骤之后，采用SIMION对LIT系统进行模拟仿真，主要包括：模拟离子源，离子传输聚焦透镜，质量分析器。本课题首先完成了离子初始位置，角度以及能量分布，对离子源进行有电势场和无电势场两种情况下的模拟仿真。针对离子聚焦透镜，通过不断地改变极板上的电配置，进行模拟仿真，使得离子经过传输装置后汇聚到质量分析器的最前端。最后对质量分析器进行模拟仿真，对单质核比与多质核比的情况分别进行了模拟仿真，并对其结果进行了分析。单质核比的模拟仿真分为：m/q=100，阱内为真空；m/q=100，阱内压强为0.001pa；m/q=600，阱内为真空；m/q=600，阱内压强为0.001pa，得到了上述四种情况下各极板的电压组合，并对其进行了结果分析。对不同质核比进行以下三种操作时序下的模拟仿真：轴向扫出模式，径向扫出模式以及离子选择积累技术，并对其仿真结果进行分析与比较，得到了在不同的操作时序下，对不同质核比的最优电压配置，满足了本课题的要求，并对其创新点和难点分别做了简要的描述。
【关键词】：LIT 操作时序 参数优化 SIMION
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH843
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外的研究现状10-11
• 1.2.2 国内发展现状11-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-14
• 第2章 二维线性离子阱质谱14-24
• 2.1 质谱系统及其核心部分的简介14-15
• 2.2 LIT 的原理和背景15-16
• 2.3 LIT 的几何结构16-17
• 2.3.1 轴向抛射的 LIT16-17
• 2.3.2 径向抛射的 LIT17
• 2.4 在 LIT 场内离子的运动17-19
• 2.5 空间电荷效应19-20
• 2.6 射入阱内离子的捕获效率20-21
• 2.7 LIT 阱的 MS/MS 及分辨率21-22
• 2.8 LIT 的性能指标22-23
• 2.9 本章小结23-24
• 第3章 线性离子阱的 SIMION 建模及电压配置24-36
• 3.1 SIMION 3D 7.024-28
• 3.1.1 SIMION 离子光学模拟软件简介24-25
• 3.1.2 SIMION 应用程序25-27
• 3.1.3 电极的建立27-28
• 3.1.4 SIMION 软件的模拟原理28
• 3.2 线性离子阱的 SIMION 建模及电压配置28-35
• 3.2.1 模拟离子源28-29
• 3.2.2 离子聚焦透镜29-30
• 3.2.3 LIT 质量分析器30-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 线性离子阱仿真及结果分析36-69
• 4.1 线性离子阱及仿真平台36-38
• 4.1.1 线性离子阱形状分析36-37
• 4.1.2 模型假设37
• 4.1.3 仿真平台简介37-38
• 4.2 离子源的仿真过程及结果分析38-42
• 4.2.1 随机离子程序定义39-40
• 4.2.2 离子源仿真结果分析40-42
• 4.3 离子聚焦透镜仿真及结果分析42-46
• 4.3.1 离子聚焦透镜模拟操作43
• 4.3.2 离子聚焦透镜仿真结果43-46
• 4.4 LIT 质量分析器的模拟仿真及结果46-49
• 4.4.1 三段式线型离子阱质量分析器的电势分布46
• 4.4.2 LIT 几种经典的操作模式46-49
• 4.5 单质核比的离子模拟仿真49-54
• 4.5.1 单质核比离子操作时序49
• 4.5.2 仿真条件49-50
• 4.5.3 仿真过程及结果分析50-54
• 4.6 不同质核比离子聚焦透镜的模拟仿真及结果54-67
• 4.6.1 轴向扫出模式54-59
• 4.6.2 径向扫出模式59-64
• 4.6.3 离子选择积累技术的仿真64-67
• 4.7 难点及创新点67-68
• 4.8 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-77
• 致谢77

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