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| 由于电喷雾在生物大分子检测中的多功能性,容易使用性以及有效性,它已经成为一种最为通用的离子化技术。由于从电喷雾离子源到质谱仪入口过程中离子的运输效率十分低(0.01%-0.1%),所以电喷雾过程中质谱仪检测的灵敏度一直是科学家们致力于提高的方面。在本文中我们设计了一种放置在电喷雾喷雾针针尖附近的牵引电极,该牵引电极能够改变喷雾针针尖附近等势线的形状,从而取得对电喷雾离子的聚焦效果。通过大量的实验总结后我们设计了牵引电极的基本结构参数,在此参数大小的基础上进行小幅度的上下变动以希望能够得到在一定实验条件下的最优牵引电极结构。首先利用COMSOL仿真软件进行静电场分析,在此过程中,利用Taguchi DOE(田口设计)方法,设计多组正交实验,然后根据响应判断各因素对喷针针尖附近电势线的影响程度,并得出了一定实验条件下的牵引电极最优结构参数。在喷针电压为2l00V,牵引电极电压800V,牵引电极内径开口8mm,牵引电极到喷针距离为3mm,牵引电极厚度为4mm,牵引电极外径14mm,对极板直径4mm的情况下,静电场等势线的分布对于本文模拟中电喷雾离子的聚焦效果最好。利用MEMS技术设计制造了一种用于电喷雾离子聚焦的电极结构。该电极首先使用激光切割技术在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)上切割加工出电极的结构,然后在超净实验室中对加工后的PMMA使用清洗液进行超声清洗,清洗完成后烘干处理。再使用金属薄膜蒸镀技术在PMMA表面上蒸镀上1微米的铜金属层作为电铸工艺的电铸基底。最后使用微电铸技术在铜基底上电铸上一层金属镍,能够得到5微米的镍金属层,这样制作出来的电极表面金属层相对光滑且实验性良好,能够满足实验要求。最后,搭建了纳升电喷雾实验平台,并通过实验的方法对优化后的牵引电极最佳结构进行逐一验证。最终我们得出在流量200nL/min,喷针内径15μm,喷针电压2100V,牵引电极电压800V,牵引电极内径开口8mm,喷针到牵引电极距离为3mm,牵引电极厚度4mm,牵引电极外径14mm,对极板直径4mm时,我们能够实现2倍放大的纳升电喷雾电流。同时也为后续的其他电喷雾聚焦过程的研究工作提供了一定了理论指导,如空气放大器,离子漏斗等聚焦装置与喷雾针相对位置的摆放,聚焦装置所加电压的大小都具有一定的指导性作用。 |
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