基于COMSOL的四極質(zhì)譜儀仿真研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、四極質(zhì)譜儀是目前被廣泛應(yīng)用的質(zhì)譜儀器。通過對(duì)四極質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)、場(chǎng)分、加工工藝等問題的進(jìn)一步研究,有助于改善其性能。本文采用理論推導(dǎo)和有限元分析軟件COMSOL Multiphysics5.2相結(jié)合的方法,圍繞四極質(zhì)譜儀的技術(shù)要求,對(duì)四極質(zhì)譜儀進(jìn)行了仿真研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于四極場(chǎng)離子運(yùn)動(dòng)理論基礎(chǔ),結(jié)合低能粒子碰撞的極化散射理論,建立了帶電粒子在四極質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)仿真理論基礎(chǔ),同時(shí)結(jié)合有限元仿真軟件,得到了四極

2、質(zhì)譜儀分析器有限元仿真的理論基礎(chǔ)。
　　(2)構(gòu)建四極質(zhì)譜儀分析器仿真模型,對(duì)四極質(zhì)譜儀分析器電場(chǎng)分布和離子運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了仿真研究。利用碰撞頻率表征壓強(qiáng),對(duì)環(huán)境壓強(qiáng)的影響進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明當(dāng)環(huán)境壓強(qiáng)高于10-2Pa時(shí),離子通過率會(huì)明顯下降。對(duì)Mathieu參數(shù)a、q值的影響進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明,在參數(shù)選定時(shí),需要對(duì)二者綜合考慮。對(duì)入射離子能量,角度的影響進(jìn)行了仿真研究,同時(shí)探討了釋放離子位置的影響,結(jié)果表明,離子準(zhǔn)直入射到

3、分析器能顯著提升通過率。對(duì)離子電荷正負(fù)性對(duì)離子軌跡的影響進(jìn)行了研究探討,得到了分析器內(nèi)正負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)軌跡?；谏漕l相位角與時(shí)間的關(guān)系,對(duì)射頻電場(chǎng)相位角的影響進(jìn)行了探討分析,并對(duì)離子入口孔徑的影響進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明,當(dāng)入射孔徑的大小在中心軸線0.05R0的范圍內(nèi),離子進(jìn)入到分析器內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的通過率。
　　(3)基于四極質(zhì)譜儀分析器的仿真研究結(jié)果和使用要求,結(jié)合聚焦透鏡相關(guān)理論,以提高離子通過率為目的,對(duì)聚焦透鏡系統(tǒng)進(jìn)行了仿