文章来源：地质与地球物理研究所

　　电子轰击式离子源是利用灯丝发射的具有一定动能的电子去轰击进入离子源的样品气体，使中性分子或原子产生电离。电子轰击式离子源技术成熟，结构简单，电离效率高，广泛应用于气体同位素质谱、色谱-质谱联用仪、残气分析仪等科学仪器。目前商业上采用离子源电离室设计中主要采用双极场引出离子，电离室与拉出极之间由几十伏到几百伏的电压，电子在加速场的作用下被引出。这种离子源在结构上限制了离子引出效率进一步提高的可能性，只有近轴部分的离子才能通过狭缝，而且离子源出射角度较大，不利于离子传输（图1）。

　　为提高离子引出效率，中国科学院地质与地球物理研究所支撑系统工程师张建超发明了一种新型电子轰击离子源的试验装置及其设计方法，并于近期获得国家专利授权（发明名称：一种新型电子轰击离子源的试验装置及其设计方法；发明人：张建超；专利号：ZL 2015 1 0084977.0）。

　　该发明创新性地提出，在电离室空间内引入四极场，改善电离室的空间分布，进而提高离子源的离子引出效率（图2）。同时，发明人还在离子源的结构上进行改进，既保证了样品气体的密度，同时还能保证仪器的记忆效应。此外，通过改善灯丝发射系统以进一步提高离子产率。以上三个方面的综合改进有效提高了质谱仪器的灵敏度。该离子源可用于惰性气体质谱，气体同位素质谱等磁式质谱，也可以用于四级杆质谱和飞行时间质谱。

　　图1 传统离子源电离室结构，其中1-1是电离室，1-2为引出透镜；图中红色为电势分布线，黑色为离子轨迹，黄色为可通过离子的轨迹

　　图2 新型离子源电离室内的电势分布及离子轨迹，其中2-1为端盖电极，2-2为中间筒状电极；图中红线为电势分布曲线，而绿色为离子运行轨迹