主题：【第二届网络原创大赛】Time of Flight 原理

这是一个空间分散影响离子产生的一个轮廓图。


初始动能和空间分散产生的影响可以用来解释质谱图的轮廓。
注意这里初始动能和位置影响了加速抛射和飞行管匀速飞行的时间。
±U01/2这里指的是一个范围。


空间分散是可以消除的，因为存在一个空间聚焦面。
正如这张动画演示的，离子1和2具有相同的质荷比，但是位于不同的加速抛射位置，存在Δs的位移差。
离子1在抛射加速区域的距离短，所以加速的时间就要短，同时获得的速度却小了，在匀速飞行管中时间就要长。
离子2在抛射加速区域的距离长，相应加速的时间就要长，同时获得的速度却大了，在匀速飞行管中时间就要短。
这样就会存在一个空间聚焦面，离子1和2同时抛射加速，离子1在前面加速更早离开加速抛射区域，离子2更晚离开抛射区域却获得了较快的速度，在匀速飞行区域通过一段距离d正好追上了离子1。这个由于两个离子的空间位置不同，却可同时到达的平面区域就叫做空间聚焦面。
空间聚焦面的好处就是，在这聚焦面放置检测器，可以消除空间分散的飞行时间差，提高分辨率。
下面对这一聚焦面做一数学模型推理。


这里是空间聚焦面的数学推理过程，有一个基本假设就是位移差是一个很小的量（相对于抛射距离来说）。
得出的结论就是抛射加速运动距离是两倍于飞行匀速距离。
注意，抛射面为什么称之为一个“面”呢？原因就是对于不同质荷比的离子，对应的聚焦点是一样的。即聚焦距离和荷质比没有关系，只和离子加速距离有关。
换句话说，不同质荷比的离子在同一个点附近抛射加速，在同一个距离实现聚焦。


空间分散通常要通过多个加速区域来实现，这里便是一个加速区域的模型。
这个模型相对一个加速区域来说变得将会复杂很多，多个加速区域的演算过程可以类似推倒。


在加速区域1内是一个初速度为0的匀加速运动，时间表达式为t0。
通过第一个加速区，具有了一定速度，继续进行第二段匀加速运动，时间表达式为t1。
通过两个加速区域，进入匀速运动区域，时间表达式为td。
下面分别对三个方程式进行微分，求t对s0的微分。


求t对s0的微分得到3个表达式：
离子1具有更短的第一个加速时间t0，却更长的加速时间t1 和匀速飞行td 。
这几个时间之和在空间聚焦面上应该是0，也就是三者这和为零，可以求出d和加速距离、加速电压的关系式（这个关系式和书中推倒不一样，感觉书上的推导有问题）。
书中的推导关系式中，不能还原为当s0=s1，E1=E2的情况，即得到d=4s。
而这里推导的关系式却可以还原到一级加速抛射的空间分散聚焦面。
同样地两级抛射加速的空间分散聚焦也是和质荷比没有关系的，不同质荷比的离子在同一个点附近进行两级抛射加速，亦可在同一个距离实现聚焦。


反射和能量聚焦设备。
发射装置可以将离子以反方向抛射出来，就相当于反射镜。这样短距离经过多次反射实际距离也将延长。
这样的一个反射设备可以实现一种能量的聚焦。
速度快的离子在飞行管中的时间更短，可是在反射镜的方向上就会变得更长，这样通过设计便可实现能量的聚焦。


正如这个动画演示：
离子1具有一个较离子2大一点的初速度，被加速和匀速运动的时间都要短一些，但是通过反射的时间却是要长一些，最终在检测器处同时到达。反射镜在这里就是从当一个动能分散的作用。
假设：加速距离为s，匀速距离1为L1，反射距离（深度）为d，匀速距离2为L2 。下面将对这个动能分散做一数学讨论。


如果不忽略抛射加速的时间，这将没有办法解决能量聚焦问题。
必需将抛射加速的时间忽略，这样很简单地可以推出L=4d=4sEs/Er，即飞行管往返距离之和是4倍于反射距离（初动能为0时的反射距离）。而考虑到在抛射加速的时间忽略，可以得知抛射加速的距离非常短，而反射加速的距离却比较长。


单级的反射设计，通过上一张幻灯片知道可以消除动能分散（但是忽略了加速抛射时间）。但是这样是否还可以消除空间分散呢？本张幻灯片将对空间分散做一讨论，注意没有将抛射时间忽略。
如果将抛射时间忽略，还是可以得出：L=4d=4sEs/Er。
意味着如果抛射距离足够短，远远小于飞行距离和反射距离。


单级的反射设计，通过上一张幻灯片知道可以消除动能分散（但是忽略了加速抛射时间）。但是这样是否还可以消除空间分散呢？本张幻灯片将对空间分散做一讨论，注意没有将抛射时间忽略。
如果将抛射时间忽略，还是可以得出：L=4d=4sEs/Er。
意味着如果抛射距离足够短，远远小于飞行距离和反射距离。

怎么感觉是资料啊，有你自己写的东西吗

这个的确是我写的，有不妥的地方还望指正批评！

看不太明白，但如果是你自己写的也比较有才 的，这个东西不同的人做有不同的结果的。

楼主写的很好~~这方面内容不常见啊~建议楼主可以将内容加以整理，来参加原创大奖赛啊~~

Time of Flight-修改版

原创作品，支持一个
飞行时间质谱现在用得越来越多啦。

楼主能写出这样的文章，那就是大牛了啊 哈哈

楼主很牛,我看不明白,要温习一下高数了

非常感谢分享呢 写的很好很直观明白了对于飞行质谱算是有个初步的认识了 相信对于实验室工作有所帮助，谢谢了