飞行质谱时间是一种强大的分析工具，可根据直接原理起作用。首先，它涉及创建具有固定能量的单一电荷离子的人群，从而使它们可以行驶固定距离。然后使用检测器测量它们的到达。可以使用旅行距离所花费的时间来计算它们的质量。获得的质谱由与检测到的离子质量相对应的许多峰组成。分析的质量量可以从峰高的高度推断。
尽管理想情况下，同一质量的离子在同一实例上可以到达检测器，但实际上，质谱中的峰宽度受到限制，它控制着质谱仪对分离具有相似质量的离子的电势。
该数字被称为仪器的“质量分辨率”，是通过将宽度与飞行总时间进行比较来计算得出的。图1说明了宽度为2.2 ns的峰值，飞行时间为90.7 µs，导致质量分辨率为20,000。
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图1。TOF系统中同一质量离子的任何旅行时间差都会减少质量分辨率。
正在进行的一些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：减少系统峰宽度。如图1所示，仪器的质量分辨率受任何增加离子峰宽度的因素的影响。
微通道板
为了检测单个离子并达到所需的灵敏度，电子乘数在所有人中被用作检测器飞行质谱仪的时间。在这些设备中，能量表面被输入离子击中，在该离子中，至少发生一个二次电子的发射。
次级电子的速度通过电场提高，并再次撞击乘数，从而导致多个电子的发射。在微通道板（MCP）中，此过程在许多平行电子乘数中多次发生，从而产生了单个离子的一百万个电子的输出脉冲。
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图2。微通道板是单个电子乘数的平行阵列，每个孔（或通道）的直径是微米或数十微米的直径。
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图3。这些通道通常不正常与微通道板的输入表面不正常，而是以较小的角度称为偏置角。
探测器时间抖动
以下因素导致MCP中发生检测器时间抖动：
- 检测器具有有限的脉冲宽度。乘数的物理尺寸及其中的电场控制脉冲宽度，使得毫米的MCP通常很快。此外，与毛孔较大的MCP相比，孔径较小的MCP较小。
- 检测器通过更改离子到达时间来促进宽度。单个离子峰属于飞行峰信封的时间，一词抖动是从脉冲摇晃到和来回的。飞行仪器会导致此抖动的一部分。
减少检测器时间抖动
以下三点证明了如何减少检测器时间抖动：
- 应该确保检测器脉冲很快，并且电子在同一实例上到达阳极
- 应避免磁场或电场的存在，以确保传入离子的飞行不影响
- 应确保离子撞击平面并平行于传入离子包的表面
全球平坦度
确保MCP表面是平面至关重要。MCP的传入表面的平坦度是通过借助机器视觉系统来测量焦点平面偏差（FPD）的，例如半导体行业中使用的总偏差（FPD），这些系统具有衡量低至0.2的平坦度的能力。µm。
全球平坦度是一个具有距离单位的单个数字。
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图4。机器视觉系统有助于测量绝对平坦度，并确定输入表面的形状。
安装垫微通道板
通常，坚固的玻璃边框围绕着通道场，从而促进了将其安装在检测器硬件上时与MCP的安全机械连接。这可能会导致巨大的鞠躬或翘曲，足以用肉眼检测到。
这安装垫体系结构通过在MCP的外边缘而不是实心玻璃边框上均匀间隔四个单独的安装垫来开发。这样可以防止翘曲，从而确保更好的平坦度值。
硬件对全球平坦度的影响
进行了各种实验，以证明检测器对全球平坦度的影响。
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图5。带有两个MCP的离子探测器组件来测量全球平坦的效果
考虑了两个已知测量平坦度的MCP。用相同的外壳重复检测器组件，但使用八个不同的硬件单元用于前法兰，从而改变了组件和组装日期。
记录了完整MCP表面（安装在检测器外壳中）的平坦度的测量。发现良好的硬件可增强MCP平坦度，而发现不良硬件会降低它。圆圈的红点（图6）说明，组装错误将导致比MCPS或类似的硬件。
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图6。组装错误对结果的影响比硬件质量更大。
由于离子到达而导致的时间扩散
离子光学建模程序“模拟”可以用于对离子的飞行时间建模，以将离子运动纳入MCP通道电场中，并根据离子质量确定总时间扩散。图7说明了picseconds的时间延迟随质量的函数。
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图7。MCP中离子运动的模型，其时间延迟与质量的函数给出
结论
可以通过以下方式优化飞行质量分辨率的时间
- 控制MCP全球平坦度
- 减小MCP孔径
- 增加MCP偏置角度
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