对PE的四级杆离子偏转器的一些认识

icpms爱好者专用ID

2021/11/09

私聊

ICP-MS

本文旨在说清楚，四级杆离子偏转器QID在NExION系列仪器里的重要作用。pe的这个偏转四级杆有一定的聚焦能力，但肯定没有透镜的聚焦能力强，nexion5000 在三锥后面加了一个透镜，响应强度大大增大。QID的主要作用是：给不同质量数的离子一个差异化的偏转电压，从而起到了一定的消除质量歧视的作用。

路人甲开始质疑了：你说有消除质量歧视的作用，能不能用数据说话？

如图所示：

举例：在CeO基体里面测试Li元素时，Li在偏转电压为-18V时，得到最高的偏转效率：15584cps；偏转电压为-18时，Ce的计数约为39000，而强度最高时为60000cps，从而剔除或者叫甩掉了约35%的Ce。同理可以甩掉50%的Pb，约45%的In。当然Mg与Li的质量数差距太小，无法分辨了，无法剔除。以上，可以认为qid存在一定的质量分辨能力，虽然很弱。对比透镜施加一个相同的电压，这种设计显然有一定的优越性，特别是对于容易被离子束挤出来而发生质量歧视的低质量数来说，有一定改善作用。多说一句，这可能也是pe的仪器敢于不用半导体制冷的一个原因，将雾化室温度控制在2～3℃可以显著增强低质量数元素的响应，来弥补低质量数在碰撞反应池前面的空间电荷效应（质量歧视）。

上图是偏转电压与质量数的关系，=是一个四次方程，类似于S形状，我建议要设法调节仪器的其他参数让点尽量落在线上。方程也可以从软件里找出来。如下图：

软件会根据这个函数表达式去确定偏转电压，然后用计算得到的不同电压去测定其他元素，所以这个函数至关重要，如果在测定的过程中发生了变化，会导致信号漂移。显然，仅仅从qid的角度出发，内标元素与待测元素质量数差距越小越好。

路人乙可能会问：我每天按工程师的建议，去调谐qid了，并且进样系统经常维护可是我的信号，随着使用某些质量数范围的元素好像越来越低，什么原因？

大部分用户是ked模式去做实验，为了避免繁琐的调谐，一般建议调谐标准模式即可。但是ked模式下的qid还是有必要每天调谐的，因为这个电压确实会每天发生一些变化，并且qid越老化，偏转电压绝对值趋向于越大。随着这个部件的进一步老化，信号会进一步变小，就需要工程师来协助维护或者更换了。（这篇短文，是用个把小时写在ICPMS爱好者公众号里的，希望把自己的想法分享给其他人，如有疏漏，欢迎批评指正）。

附件：

对PE的四级杆离子偏转器的一些认识.doc
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对PE的四级杆离子偏转器的一些认识.doc

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NA

第1楼2021/12/29

就是一个优化带电粒子偏移量的过程，偏移量=0.5*[(电荷量q*设置的直流电压U)/(质量数m * 电极间距d)] * [电场距离L^2/ 速度v^2]，由于碰撞池前的狭缝孔都是几毫米级别的，所以没有质量数m的概念，只能用低中高质量区的来代表，低区用Li Mg，中区用In Ce，高区用Pb U来差异化偏移量，如果不做Custom优化而用固定值，那必须有两个区的灵敏度显著变差。

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化学潜行者

第2楼2021/12/29

支持一下楼主

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ICPMS爱好者

第3楼2021/12/29

应助达人

从应用的角度看，对于低质量数元素具有重大意义，可以有力得空间电荷效应造成的信号漂移。
NA(wangfeidown) 发表:就是一个优化带电粒子偏移量的过程，偏移量=0.5*[(电荷量q*设置的直流电压U)/(质量数m * 电极间距d)] * [电场距离L^2/ 速度v^2]，由于碰撞池前的狭缝孔都是几毫米级别的，所以没有质量数m的概念，只能用低中高质量区的来代表，低区用Li Mg，中区用In Ce，高区用Pb U来差异化偏移量，如果不做Custom优化而用固定值，那必须有两个区的灵敏度显著变差。

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NA

第4楼2021/12/30

用调谐液的理论模型是这样。

但也会造成内标选择困难或是被校正过渡的可能，同时还有离子的速度也是个大变量，从雾化器喷嘴出来的那一刻开始，不同的实际样品溶液，不同的盐份，不同的粘度，离子源间，三级锥品区的离子碰撞过程和真空加速过程，都是变量因素。
ICPMS爱好者(Insm_eb33a07e) 发表:从应用的角度看，对于低质量数元素具有重大意义，可以有力得空间电荷效应造成的信号漂移。

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ICPMS爱好者

第5楼2021/12/30

应助达人

说得在理，不过筛选内标ICPMS方法开发的重要一环，不算缺点。任何ICPMS都要做的一项工作。
NA(wangfeidown) 发表: 用调谐液的理论模型是这样。但也会造成内标选择困难或是被校正过渡的可能，同时还有离子的速度也是个大变量，从雾化器喷嘴出来的那一刻开始，不同的实际样品溶液，不同的盐份，不同的粘度，离子源间，三级锥品区的离子碰撞过程和真空加速过程，都是变量因素。