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用的質(zhì)譜儀器。通過對四極質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)、場分、加工工藝等問題的進一步研究,有助于改善其性能。本文采用理論推導和有限元分析軟件COMSOL Multiphysics5.2相結(jié)合的方法,圍繞四極質(zhì)譜儀的技術要求,對四極質(zhì)譜儀進行了仿真研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于四極場離子運動理論基礎,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)譜儀中的運動仿真理論基礎,同時結(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。
　　(2)構(gòu)建四極質(zhì)譜儀分析器仿真模型,對四極質(zhì)譜儀分析器電場分布和離子運動軌跡進行了仿真研究。利用碰撞頻率表征壓強,對環(huán)境壓強的影響進行了仿真研究,結(jié)果表明當環(huán)境壓強高于10-2Pa時,離子通過率會明顯下降。對Mathieu參數(shù)a、q值的影響進行仿真分析,結(jié)果表明,在參數(shù)選定時,需要對二者綜合考慮。對入射離子能量,角度的影響進行了仿真研究,同時探討了釋放離子位置的影響,結(jié)果表明,離子準直入射到

3、分析器能顯著提升通過率。對離子電荷正負性對離子軌跡的影響進行了研究探討,得到了分析器內(nèi)正負離子的運動軌跡?；谏漕l相位角與時間的關系,對射頻電場相位角的影響進行了探討分析,并對離子入口孔徑的影響進行了仿真研究,結(jié)果表明,當入射孔徑的大小在中心軸線0.05R0的范圍內(nèi),離子進入到分析器內(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)合聚焦透鏡相關理論,以提高離子通過率為目的,對聚焦透鏡系統(tǒng)進行了仿