一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计技术领域
本发明涉及一种磁偏转质谱计，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
磁偏转质谱计具有结构简单、对污染不敏感、质谱峰形和定量性好的一系列优点，
在航天空间科学探测中得到了广泛应用。但是，随着航天技术的不断发展，对磁偏转质谱计
提出了更高的要求，例如灵敏度高、分辨本领高、质量范围宽、实时在线分析检测。
通常，磁偏转质谱计由离子源、磁场质量分析器和离子流检测器组成，虽然相对其
他类型的质谱计而言，也具有结构简单、质谱峰形和定量性好的优点，但由于离子源离子能
量的发散和磁场分析器存在的能量色散，使得磁偏转质谱计的分辨本领无法得到本质性改
善，从而影响质量数相近粒子的分析。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所
述磁偏转质谱计能够使得磁场和电场产生的能量色散相互抵消，从而使得磁偏转质谱计具
有能量和方向双重聚焦的能力，大大提高其分辨本领。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所述磁偏转质谱计主要包括离子源，
第一狭缝，柱形电场分析器，第二狭缝，磁场分析器和离子流检测器；
其中，所述柱形电场分析器和磁场分析器之间反向串联；所述磁场分析器的离子
束出射最大偏转角γmax满足式(Ⅰ)所示关系，曲面半径r满足式(Ⅱ)所示关系；所述离子源
与第一狭缝之间的距离d1，所述磁场分析器端面与第二狭缝的距离d1满足式(Ⅲ)所示关系；
所述电场分析器的偏转角Φ满足式(Ⅳ)所示关系；
其中，所述R0表示柱形电场分析器的曲率半径，所述Rmax表示离子束出射最大偏转
半径。
进一步的，所述离子源为电子碰撞型电离源，电子能量为70eV。
进一步的，所述柱形电场分析器为同轴圆筒形电极。
进一步的，所述柱形电场分析器的材质为不锈钢。
进一步的，磁场分析器的材质为钕铁硼永久磁铁。
进一步的，所述磁分析器的上下端面为曲面结构。
有益效果
(1)本发明所述磁偏转质谱计通过各部件及其位置关系的设计，并将所述柱形电
场分析器和磁场分析器反向串联，能够使得磁场和电场产生的能量色散相互抵消，从而使
得磁偏转质谱计具有能量和方向双重聚焦的能力，大大提高其分辨本领；同时，柱形电场分
析器和磁场分析器反向串联还能够实现多质量离子的同步、实时探测，延伸质量探测范围，
并能够减小仪器体积，减轻重量，实现磁偏转质谱计的小型化，可应用于在线分析。
(2)本发明所述磁偏转质谱计的磁分析器设计为曲面结构，能够消除高级像差，形
成完善的二级聚焦光学系统，在提高磁偏转质谱计分辨本领的同时不损失仪器的灵敏度，
从而使得仪器分辨本领和灵敏度同步提高。
(3)本发明所述磁偏转质谱计的离子源为电子碰撞型电离源，电子能量选择为
70eV，从而可对照标准质谱图库获得被分析物质。
附图说明
图1为本发明所述磁偏转质谱计的结构示意图；
其中，1-离子源，2-第一狭缝，3-柱形电场分析器，4-第二狭缝，5-磁场分析器，6-
离子流检测器；
所述γi表示离子束出射偏转角，所述Ri表示离子束出射偏转半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
如图1所示，一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所述磁偏转质谱计主要包
括离子源1，第一狭缝2，柱形电场分析器3，第二狭缝4，磁场分析器5和离子流检测器6；
其中，所述柱形电场分析器3和磁场分析器5之间反向串联；所述磁场分析器5的离
子束出射最大偏转角γmax满足式(Ⅰ)所示关系，曲面半径r满足式(Ⅱ)所示关系；所述离子
源1与第一狭缝2之间的距离d1，所述磁场分析器5端面与第二狭缝4的距离d1满足式(Ⅲ)所
示关系；所述电场分析器的偏转角Φ满足式(Ⅳ)所示关系；
其中，所述R0表示柱形电场分析器3的曲率半径，所述Rmax表示离子束出射最大偏
转半径。
其中，所述离子源1为电子碰撞型电离源，电子能量为70eV。
所述柱形电场分析器3为同轴圆筒形电极。
所述柱形电场分析器3的材质为不锈钢。
磁场分析器5的材质为钕铁硼永久磁铁。
所述磁分析器的上下端面为曲面结构。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同
替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。