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| 电喷雾电离质谱(Electrospray Ionization-Mass Spectrometry, ESI-MS)技术作为一项重要的分析工具,其应用领域越来越广泛,在生物大分子方面也越来越受到重视。然而典型质谱仪从ESI源到真空的输运效率只有0.01-0.1%。大部分的离子在电喷雾电离(ESI)源和质谱仪(MS)取样口之间丢失了。只有一小部分离子可以穿过MS并被最终检测到。本文的研究目的是提高离子在大气压环境下从电喷雾电离源到质谱仪之间的传输效率。为了实现这个目标,基于静电(Direct Current, DC)场和射频(Radiofrequency, RF)场的理论指导,这里研究了一种新型ESI-MS离子聚集装置模型。它的原理是在聚集电极上施加DC场和RF场(相邻电极大小相等,相位相反),利用两个电场的耦合作用,创建伪势阱对离子轨迹进行聚焦。本文先对离子聚集电极影响下的静电场进行了仿真分析,利用田口正交实验(Taguchi DOE)方法,设计了多组实验,采用正交试验设计方法设计实验序列,并采用参数化建模的方法来进行仿真,最后得到了较好的仿真分析结果。利用ANSYS有限元软件的电场数值分析模块,提取出电场分析数值结果并导出节点文件,然后在SURFER中利用插值法对节点数据进行网格化,并重新生成等势线图。之后,在AUTOCAD中测量出质谱仪入口等势线的响应值。通过分析响应值的均值方差与信噪比,我们得到了各个因子的显著性大小,并最终得到了最优化模型参数。在静电场基础上设计了新的离子漏斗,在COMSOL中进行了离子轨迹的仿真模拟。利用RF场理论,通过改变RF场强度与频率,设计了多组仿真模拟条件。在每一组实验条件下,对37个离子进行离子轨迹仿真,选取最终穿过质谱仪入口的离子数目作为最终的响应,得出最佳的实验条件。最后,利用MATLAB GUI和COMSOL,我们设计了一个用于离子轨迹仿真的用户界面,它不但方便操作,提高了仿真的效率,而且大大降低了模拟过程中由于操作不当而出错的机率。COMSOL为未来的模拟提供了一个灵活的仿真平台。通过仿真结果,我们可以得到优化后的参数。这些结果都为以后的实验设计与MEMS平台搭建提供了参考,为实验阶段作了必要的准备。 |
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