飞行时间质谱是一种基于简单原理的可靠分析工具。首先，它需要创造一群具有固定能量的单电荷离子，使它们能够移动固定的距离。然后用探测器测量它们的到达。它们的质量可以通过移动距离所花费的时间来计算。所获得的质谱由若干与所检测离子的质量相对应的峰组成。分析的质量量可以从峰值高度推断出来。
虽然在理想情况下，相同质量的离子会在相同的情况下到达检测器，但在现实中，质谱峰的宽度是有限的，这决定了质谱仪分离具有相似质量的离子的潜力。
这个数字，被称为仪器的“质量分辨率”，是通过比较宽度和总飞行时间来计算的。图1显示了一个宽度为2.2 ns，飞行时间为90.7µs的峰值，导致质量分辨率为20,000。
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图1所示。在TOF系统中，相同质量离子的任何旅行时差都会降低质量分辨率。
一些正在进行的研究试图找到改进这些机器的方法。无论改进的方法和规模如何，目标都是相同的:减少系统内峰值宽度。如图1所示，仪器的质量分辨率受到任何增加测量的离子峰宽度的因素的影响。
微通道的盘子
为了探测单个离子并达到所需的灵敏度，一个电子倍增管被全部用作探测器飞行时间质谱仪．在这些器件中，高能表面被入射离子撞击，在那里至少发射一个次级电子。
二次电子的速度被电场增加，倍增器再次被击中，导致多个电子的发射。在微通道板(MCP)中，这一过程在许多平行电子倍增器中发生多次，从单个离子产生100万个电子的输出脉冲。
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图2。微通道板是由单个电子倍增器组成的平行阵列，每个孔(或通道)的直径为微米或几十微米。
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图3。通道通常不是垂直于微通道板的输入表面，而是以一个叫做偏置角的轻微角度倾斜。
探测器的时间抖动
以下因素导致MCP中出现检测器时间抖动:
- 探测器具有有限的脉冲宽度。乘法器的物理尺寸和其中的电场决定了脉冲宽度，因此微米尺寸的mcp通常速度很快。孔径较小的mcp比孔径较大的mcp更小。
- 探测器通过改变离子到达时间来贡献宽度。单个离子峰在飞行峰包络时间下，抖动这个术语来自于脉冲抖动来来回回。飞行仪器引起了这种抖动的一部分。
减少检测器时间抖动
以下三点说明了如何减少检测器时间抖动:
- 应确保探测器脉冲速度快，同时电子到达阳极
- 应避免磁场或电场的存在，以确保进入离子的飞行不受影响
- 应确保离子撞击的表面是平面的，并与进入的离子包平行
全球平面度
保证微处理器表面是平面的至关重要。MCP进入表面的平整度是通过在机器视觉系统的帮助下测量总焦点平面偏差(FPD)来确定的，例如目前在半导体行业使用的那些机器视觉系统，它们能够测量低至0.2µm的平整度。
整体平坦度是一个以距离为单位的数字。
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图4。机器视觉系统帮助测量绝对平面度以及确定输入表面的形状。
安装Pad微通道板
一般来说，通道的区域周围都是一个坚固的玻璃边界，因此当MCP安装在检测器硬件上时，可以方便地与MCP进行安全的机械连接。这可能会导致明显的弯曲或扭曲，这足以用肉眼检测到。
的安装垫片结构在MCP的外边缘均匀地间隔出四个独立的安装垫，而不是一个坚固的玻璃边界。这样可以防止翘曲，从而确保更好的平整度值。
硬件对整体平面度的影响
通过各种实验证明了探测器对整体平面度的影响。
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图5。离子探测器组件与两个mcp测量整体平整度的影响
考虑了两个已知测量平面度的mcp。检测器组件重复使用相同的外壳，但前法兰使用八个不同的硬件单元，不同的装配人员和装配日期。
记录完整的MCP表面(安装在探测器外壳中)的平面度测量。好的硬件被发现可以增强MCP的平整度，而坏的硬件被发现会降低它。图6所示的圆圈红点表明，装配错误会导致比装配错误更低的平面度值兆赫或类似的硬件。
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图6。装配误差对结果的影响比硬件质量更大。
离子到达导致时间延长
离子光学建模程序Simion既可以模拟离子的飞行时间，以纳入离子在MCP通道电场中的运动，也可以根据离子质量确定总时间扩展。图7显示了以皮秒为单位的时间延迟作为质量的函数。
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图7。在MCP中建立了离子运动模型，并给出了时间延迟作为质量的函数
结论
飞行时间质量分辨率可通过以下方法优化:
- 控制MCP全局平面度
- 减小MCP的孔径
- 增加MCP偏压角
这些信息来自PHOTONIS技术公司提供的材料欧洲杯足球竞彩
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