一种适于质谱仪的可调激光光路系统

技术领域

本发明涉及质谱仪技术领域，特别是涉及一种适于质谱仪的可调激光光路系统。

背景技术

基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)是一种广泛使用的生物质谱仪。其通过将待分析的样品与基质进行混合形成共结晶体，当激光照射共结晶体时，基质就会吸收激光的能量，随后将能量传递给样品，使得样品产生解吸附和电离过程。样品电离产生的粒子在电场的作用下获得加速，并最终达到飞行时间质谱仪检测器。不同的物质到达质谱仪检测器的时间也不一样，因此可以根据不同离子的到达时间精确计算离子的分子量。要实现这一目的的前提之一是有合适光斑的激光照射到质谱仪器内的待测样品上，而激光光斑的位置和光斑直径大小就直接影响到离子的初始分散速度进而影响仪器的分辨率等性能参数。

现有技术公开了一种基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪及样品检测方法，质谱仪包括：用于形成真空腔体的密封壳体、位于密封壳体外的激光器及收容于密封壳体内的靶板、调制电极组、第一偏转电极组、第一反射镜、飞行管和检测器；激光器，用于向密封壳体内出射激光束；第一反射镜，用于反射激光束，以使得激光束垂直照射置于靶板上的样品；调制电极组，用于调制样品受激光束垂直照射而气化电离所出射的离子束，离子束中包含有效离子、中性粒子和非选择性离子；第一偏转电极组，用于产生第一电场以对调制后的离子束中的有效离子的飞行方向进行偏转，使得飞行方向偏转的有效离子沿飞行管的轴向方向进入飞行管的一端并被设置于飞行管另一端的检测器接收。该专利的光斑大小以及光斑位置不可调。而要实现检测的目的，必须有合适的光斑照射在待测样品上，由于检测的待测样品不同以及待测样品的放置会有偏差，导致光斑过大或过小以及光斑的位置无法对准待测样品，造成检测失败，因此，如何设计一款既可以确保光斑大小又方便调节光斑位置的质谱仪激光光路是厂家急需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光斑可调节的适于质谱仪的可调激光光路系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种适于质谱仪的可调激光光路系统，包括激光器模块、第一透镜模块、光路反射模块、第二透镜模块和离子源模块，所述第一透镜模块包括第一透镜和移动平台，所述光路反射模块包括反射镜片和安装座，所述第二透镜模块包括第二透镜，所述离子源模块包括离子源腔体、离子源极片和样品芯片，所述激光器模块、所述第一透镜、所述反射镜片、所述第二透镜、所述离子源极片和所述样品芯片由上至下依次设置，所述离子源腔体上连接有支撑件，所述激光器模块安装在支撑件上，所述移动平台可沿z轴方向移动地连接在所述支撑件上，所述第一透镜安装在所述移动平台上，所述安装座与所述支撑件连接，所述反射镜片可沿x轴方向、y轴方向和z轴方向移动地连接在所述安装座上，所述离子源极片和所述样品芯片位于所述离子源腔体内，所述激光器模块发出的激光经过所述第一透镜扩束后，再由所述反射镜片反射至所述第二透镜，经过所述第二透镜聚焦后依次通过所述离子源极片和所述样品芯片。

作为优选方案，所述第一透镜模块还包括千分尺，所述千分尺的尺架与所述支撑件连接，所述移动平台与所述千分尺的测微螺杆连接。

作为优选方案，所述第一透镜模块还包括承托件和第一压件，所述移动平台设有贯穿其顶面和底面的安装孔，所述承托件包括相连接的第一承托部和第二承托部，所述第一承托部的直径均大于所述安装孔和所述第二承托部的直径，所述第二承托部穿过所述安装孔，所述承托件设有贯穿的第一通孔，所述第一通孔为台阶孔，所述第一透镜的直径大于所述第一通孔小径段的直径，所述第一透镜位于所述第一通孔的大径段中，所述第一压件设有贯穿的第二通孔，所述第一压件的底部伸入所述第一通孔中且与所述第一通孔的大径段螺纹连接。

作为优选方案，所述安装座设有安装腔以及与所述安装腔相通的第三通孔和第四通孔，所述反射镜片设于所述安装腔中，所述第一透镜反射的激光从所述第三通孔射入，经过所述反射镜片反射后经由所述第四通孔射出，所述安装座具有安装侧面，所述安装侧面与z轴方向成一定夹角以使所述安装侧面倾斜设置，所述反射镜片可沿靠近或远离所述安装侧面的方向移动地与所述安装侧面连接。

作为优选方案，所述光路反射模块还包括连接螺套和调节螺栓，所述安装座设有与所述安装腔相通的连接孔，所述连接螺套安装于所述连接孔中，所述调节螺栓穿设于所述连接螺套中且与所述连接螺套螺纹连接，所述调节螺栓的一端与所述反射镜片连接。

作为优选方案，还包括激光能量衰减模块，所述激光能量衰减模块包括衰减片，所述衰减片位于所述反射镜片与所述第二透镜之间。

作为优选方案，所述激光能量衰减模块还包括调节舵机，所述调节舵机与所述离子源腔体的外壁连接，所述衰减片连接在所述调节舵机的输出端上。

作为优选方案，所述激光能量衰减模块还包括防尘罩，所述防尘罩与所述离子源腔体的外壁连接，所述防尘罩罩设于所述衰减片上，所述防尘罩上设有供激光通过的第五通孔。

作为优选方案，所述离子源腔体具有与其内部相通的光反射窗口和激光入射口，所述光反射窗口沿z轴方向设置，所述激光入射口的轴线与z轴方向成一定夹角，使所述激光入射口倾斜设置，所述第二透镜安装于所述激光入射口中。

作为优选方案，所述第二透镜模块包括第二压件，所述第二压件设有贯穿的第六通孔，所述第二压件与所述离子源腔体可拆卸连接，且所述第六通孔与所述激光入射口连通，所述第二透镜设有一圈外缘，所述第六通孔为台阶孔，所述外缘的外径大于所述第六通孔小径段的孔径，所述第二透镜位于所述第六通孔的小径段中，所述外缘位于所述第六通孔的大径段中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的第一透镜模块通过设置可沿z轴方向设置的移动平台，在移动平台上设置第一透镜，通过移动平台的移动，可调节第一透镜与激光器模块的距离，从而可调节激光光斑的大小；激光经过第一透镜后，通过反射镜片反射至第二透镜，再射至离子源极片和样品芯片上，反射镜片可沿x轴、y轴和z轴方向移动，通过调节反射镜片，可调整光斑在样品芯片x轴和y轴方向的位置。

附图说明

图1是本发明实施例的适于质谱仪的可调激光光路系统的第一视角结构示意图。

图2是本发明实施例的适于质谱仪的可调激光光路系统的第二视角结构示意图。

图3是本发明实施例的适于质谱仪的可调激光光路系统的剖视图。

图4是本发明实施例的适于质谱仪的可调激光光路系统的爆炸图。

图5是本发明实施例的第一透镜模块的爆炸图。

图6是本发明实施例的光路反射模块、第二透镜模块、激光能量衰减模块和离子源模块的第一视角爆炸图。

图7是本发明实施例的光路反射模块、第二透镜模块、激光能量衰减模块和离子源模块的第二视角爆炸图。

图中，100-激光器模块；200-第一透镜模块；210-第一透镜；220-移动平台；221-安装孔；230-千分尺；240-承托件；241-第一承托部；242-第二承托部；243-第一通孔；250-第一压件；251-第二通孔；300-光路反射模块；310-反射镜片；320-安装座；321-安装腔；322-第三通孔；323-第四通孔；324-安装侧面；325-拆装口；326-防尘盖；330-连接螺套；340-调节螺栓；400-第二透镜模块；410-第二透镜；411-外缘；420-第二压件；421-第六通孔；500-离子源模块；510-离子源腔体；511-光反射窗口；512-激光入射口；520-离子源极片；530-样品芯片；600-支撑件；700-激光能量衰减模块；710-衰减片；720-调节舵机；730-防尘罩；731-第五通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“z轴方向”指上下方向，“x轴方向”指左右方向，“y轴方向”指前后；术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至图7所示，本发明优选实施例的一种适于质谱仪的可调激光光路系统，包括激光器模块100、第一透镜模块200、光路反射模块300、第二透镜模块400和离子源模块500，第一透镜模块200包括第一透镜210和移动平台220，光路反射模块300包括反射镜片310和安装座320，第二透镜模块400包括第二透镜410，离子源模块500包括离子源腔体510、离子源极片520和样品芯片530，激光器模块100、第一透镜210、反射镜片310、第二透镜410、离子源极片520和样品芯片530由上至下依次设置，离子源腔体510上连接有支撑件600，激光器模块100安装在支撑件600上，移动平台220可沿z轴方向移动地连接在支撑件600上，第一透镜210安装在移动平台220上，安装座320与支撑件600连接，反射镜片310可沿x轴方向、y轴方向和z轴方向移动地连接在安装座320上，离子源极片520和样品芯片530位于离子源腔体510内，激光器模块100发出的激光经过第一透镜210扩束后，再由反射镜片310反射至第二透镜410，经过第二透镜410聚焦后依次通过离子源极片520和样品芯片530。样品芯片530用于放置待测样品。

本实施例的第一透镜模块200通过设置可沿z轴方向设置的移动平台220，在移动平台220上设置第一透镜210，通过移动平台220的移动，可调节第一透镜210与激光器模块100的距离，从而可调节激光光斑的大小；激光经过第一透镜210后，通过反射镜片310反射至第二透镜410，再射至离子源极片520和样品芯片530上，反射镜片310可沿x轴、y轴和z轴方向移动，通过调节反射镜片310，可调整光斑在样品芯片530x轴和y轴方向的位置。

另外，本实施例的激光器模块100、第一透镜210、反射镜片310、第二透镜410、离子源极片520和样品芯片530由上至下依次设置，可充分利用垂向空间，减小系统的占地面积。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对第一透镜模块200作进一步的说明。

在本实施例中，第一透镜模块200还包括千分尺230，千分尺230的尺架与支撑件600连接，移动平台220与千分尺230的测微螺杆连接。千分尺230是一种外径千分尺，通过转动千分尺230的旋钮，可带动其测微螺杆伸缩，因此可实现移动平台220的移动，并且可确保移动平台220上下垂直移动。

另外，本实施例的第一透镜模块200还包括承托件240和第一压件250，移动平台220设有贯穿其顶面和底面的安装孔221，承托件240包括相连接的第一承托部241和第二承托部242，第一承托部241的直径均大于安装孔221和第二承托部242的直径，第二承托部242穿过安装孔221，承托件240设有贯穿的第一通孔243，第一通孔243为台阶孔，第一透镜210的直径大于第一通孔243小径段的直径，第一透镜210位于第一通孔243的大径段中，第一压件250设有贯穿的第二通孔252，第一压件250的底部伸入第一通孔243中且与第一通孔243的大径段螺纹连接。通过承托件240和第一压件250安装第一透镜210，可实现第一透镜210的快速安装和拆卸，且可使第一透镜210在移动平台220上放置平稳。

本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，在实施例二的基础上，本实施例对光路反射模块300作进一步的说明。

在本实施例中，安装座320设有安装腔321以及与安装腔321相通的第三通孔322和第四通孔323，反射镜片310设于安装腔321中，第一透镜210反射的激光从第三通孔322射入，经过反射镜片310反射后经由第四通孔323射出，安装座320具有安装侧面324，安装侧面324与z轴方向成一定夹角以使安装侧面324倾斜设置，反射镜片310可沿靠近或远离安装侧面324的方向移动地与安装侧面324连接。由于安装侧面324倾斜设置，反射镜片310靠近或远离安装侧面324时，反射镜片310在沿x轴和z轴方向或y轴和z轴方向移动。本实施例的承托件240的底部插入第三通孔322中。

具体地，本实施例的光路反射模块300还包括连接螺套330和调节螺栓340，安装座320设有与安装腔321相通的连接孔，连接螺套330安装于连接孔中，调节螺栓340穿设于连接螺套330中且与连接螺套330螺纹连接，调节螺栓340的一端与反射镜片310连接。通过转动调节螺栓340，可实现反射镜片310的移动。

此外，本实施例的安装座320的一侧设置拆装口325，拆装口325盖设有防尘盖326，防尘盖326与安装座320通过螺栓可拆卸连接。

本实施例的其他结构与实施例二相同，此处不再赘述。

实施例四

本实施例与实施例三的区别在于，在实施例三的基础上，本实施例的光路系统还包括激光能量衰减模块700。

本实施例的激光能量衰减模块700包括衰减片710，衰减片710位于反射镜片310与第二透镜410之间。通过衰减片710可控制激光进入样品芯片530表面的能量。在本实施例中，激光经过第一透镜210扩束在通过衰减片710，可保护衰减片710不被强激光能量所损坏。衰减片710为圆形渐进衰减片，具体地，本实施例的衰减片710采用圆形渐变中性密度滤光片，激光通过衰减片710的不同位置时，激光的衰减程度不同。

进一步地，本实施例的激光能量衰减模块700还包括调节舵机720，调节舵机720与离子源腔体510的外壁连接，衰减片710连接在调节舵机720的输出端上。通过控制调节舵机720转动的角度就可以控制激光进入芯片表面的能量。

另外，激光能量衰减模块还包括防尘罩730，防尘罩730与离子源腔体510的外壁连接，防尘罩730罩设于衰减片710上，防尘罩730上设有供激光通过的第五通孔731。设置防尘罩730的目的是防止灰尘落入到衰减片710上。

本实施例的其他结构与实施例三相同，此处不再赘述。

实施例五

本实施例与实施例四的区别在于，在实施例四的基础上，本实施例对第二透镜模块400作进一步的说明。

在本实施例中，离子源腔体510具有与其内部相通的光反射窗口511和激光入射口512，光反射窗口511沿z轴方向设置，激光入射口512的轴线与z轴方向成一定夹角，使激光入射口512倾斜设置，第二透镜410安装于激光入射口512中。

另外，第二透镜模块400包括第二压件420，第二压件420设有贯穿的第六通孔421，第二压件420与离子源腔体510可拆卸连接，且第六通孔421与激光入射口512连通，第二透镜410设有一圈外缘411，第六通孔421为台阶孔，外缘411的外径大于第六通孔421小径段的孔径，第二透镜410位于第六通孔421的小径段中，外缘411位于第六通孔421的大径段中。设置外缘411，方便第二透镜410的定位安装和拆卸。

本实施例的其他结构与实施例四相同，此处不再赘述。

综上，本发明实施例提供一种适于质谱仪的可调激光光路系统，其第一透镜模块200通过设置可沿z轴方向设置的移动平台220，在移动平台220上设置第一透镜210，通过移动平台220的移动，可调节第一透镜210与激光器模块100的距离，从而可调节激光光斑的大小；激光经过第一透镜210后，通过反射镜片310反射至第二透镜410，再射至离子源极片520和样品芯片530上，反射镜片310可沿x轴、y轴和z轴方向移动，通过调节反射镜片310，可调整光斑在样品芯片530x轴和y轴方向的位置；并且，通过调节舵机720的转动，可带动衰减片710转动，控制激光进入样品芯片530表面的能量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。