1)实验平台真空系统的装配与调试
加工出了一套真空系统,并装配了大气压接口和离子导引。通过了真空抽取实验,多级真空度分别是1.5Torr,1E-3Torr,4.6E-6Torr,能满足实验的需要。实物如下图所示:

图1 多级真空腔体的装配

图2 多级真空腔体内部图
(2)质量分析器阵列的设计
为进一步提高离子反应、离子选择性能,在机械结构上提出了Q-LIT-LIT的新设计,能够验证双阱反应、单阱反应-单阱富集、四极滤质器质量选择性导入线性离子阱等更多的操作。目前完成了三维设计图,如下所示:右边是四极滤质器,左边是双线性离子阱,每个离子阱可以安装两个倍增器,实现双狭缝检测,既可以检测正离子,还可以检测负离子。

图3 质量分析器阵列的设计图,a 为独立图,b为整体装配图
(3)高分辨质量分析器的设计
为实现高分辨的离子过滤,设计了高分辨的四极质量分析器,目前已经完成了三维图和工程图设计,并交付加工厂开始加工。

图4 四级杆质量分析器图
(4)线性离子阱装配
根据双线性离子阱的组合装配设计,目前已经实现了单个线性离子阱的装配,如下图所示:

图5 双线性离子阱的组合装配图
(5)大气压接口的设计与加工
基于加热的不锈钢管和Skimmer设计大气压接口部件,使得大气压下产生的离子,能够通过大气压接口进入高真空的质量分析器区域。该设计目前已经实现了初步加工和组装,发现了一些配合的机械尺寸问题,正在修改。

图6 离子传输系统图
(6)关键机械系统设计
系统原理:电喷雾离子源从大气压下产生正离子,通过大气压接口传入高真空系统的第一个离子阱存储,GDEI或GD源在真空环境下产生负离子,进入第二个离子阱存储。两个离子阱轴向组合,通过将其中一个离子阱中的离子导入第二个离子阱,实现正负离子的碰撞和反应。
实现该系统依赖于完成离子源、离子导引、真空系统、质量分析器系统、射频高压系统、电子控制系统和软件系统的研制和整体装配、调试。目前按照计划进度进行。

图7 真空腔体内部装配布局图
(7)射频电源的结构设计
为减少射频电源的噪声和提高多质量分析器的分析性能,为射频电源设计了专用的屏蔽和固定机箱,如下图所示,目前,该机壳正在加工,射频电源的电路板正在焊接器件。

图8 射频电源电路图及装配图
(8)ETD系统的设计
ETD系统用于产生离子反应所需的负离子,该负离子从离子阱阵列的另一端进入离子阱阵列,与正离子发生反应。
ETD系统为两级真空腔体结构,初级真空放置Glow Discharge离子源,用于产生负离子,次级真空用于获得主腔体匹配的真空度,同时将负离子传输进入主腔体。ETD的真空腔体插入主腔体末端的扩展接口内,与离子阱阵列串接。
系统设计如下图所示。目前已经完成大部分设计,正在检查和准备加工。

图9 ETD系统设计图
(9)控制与软件系统
控制系统主体已经搭建完成,将根据离子透镜需要,搭建不同的高压、加热等模块。软件系统正在进行同步操作的构架和编码。

图10 控制系统软件界面图