在推導(dǎo)傅里葉變換靜電場離子阱離子運動規(guī)律的基礎(chǔ)上，得出了離子的最佳入射條件。研究了離子在不同初始條件下進入離子阱后的運動狀態(tài)，計算出了離子能夠被離子阱束縛的入射動能范圍。分析了入射動能范圍與離子入射角度及入射位置之間的關(guān)系，給出了實現(xiàn)傅里葉變換靜電場離子阱離子接口的離子初始條件。

　　早在1923年，Kindon就提出了利用靜電場實現(xiàn)離子的束縛。它的結(jié)構(gòu)類似于帶有端電極的圓柱型電容器，這種模型也被稱為Kingdon trap。1981年，Knight對Kingdon trap的電極形狀進行了改進，使其不再需要兩端的端電極就能實現(xiàn)離子的束縛。這種利用靜電實現(xiàn)離子束縛的阱很快就在質(zhì)譜分析上得到了應(yīng)用。它利用離子繞內(nèi)電極旋轉(zhuǎn)的頻率與質(zhì)荷比相關(guān)來實現(xiàn)樣品離子的質(zhì)量分析。但是，由于離子的這種繞內(nèi)電極旋轉(zhuǎn)運動的頻率在很大程度上受到離子的速度和初始位置影響，因此該質(zhì)量分析方法的分辨率很低。2000年，Alexander Makarov等提出了靜電傅里葉離子回旋共振質(zhì)譜，將其命名為Orbi trap。它也是利用靜電場使離子在質(zhì)量分析器內(nèi)做周期性運動，從而實現(xiàn)對離子的束縛。與其他類型的質(zhì)譜儀及磁式傅里葉變換離子阱相比較，Orbi trap既能提供高分辨率和質(zhì)量精度的質(zhì)量分析，同時又能夠降低制造成本，減輕重量，可使Orbi trap得以廣泛的應(yīng)用。

　　與利用射頻電場實現(xiàn)離子束縛的質(zhì)量分析器，例如3D離子阱以及四極桿濾質(zhì)器不同的是，傅里葉變換靜電場離子阱是利用靜電場實現(xiàn)離子的束縛，使得它作為質(zhì)量分析器時的結(jié)構(gòu)變得簡單。同時，如果利用離子在離子阱內(nèi)的軸向振動頻率作為檢測對象，就可以獲得足夠高質(zhì)量分辨率。傅里葉變換靜電場離子阱的這些優(yōu)點為它實現(xiàn)小型化，便攜化創(chuàng)造了條件。但是，傅里葉變換靜電場離子阱也存在著應(yīng)用上的困難。由于離子阱是一種封閉型的質(zhì)量分析器，存在著離子源接口問題。如何才能使得離子阱獲得足夠的分析靈敏度是傅里葉變換靜電場離子阱應(yīng)用設(shè)計的關(guān)鍵所在。

　　本文基于離子在傅里葉變換靜電場離子阱內(nèi)的運動方程，給出離子的最佳入射條件。通過對離子在不同初始條件下進入離子阱后的運動狀態(tài)進行研究，得出了離子能夠被離子阱束縛的入射動能范圍。分析了離子不同入射角度和不同入射位置對入射動能范圍的影響，給出了實現(xiàn)傅里葉變換靜電場離子阱離子源接口的離子初始條件范圍。

1、傅里葉變換靜電場離子阱的工作原理

　　傅里葉變換靜電場離子阱由一個紡錘狀的內(nèi)部電極和一個的桶狀外部電極組成。兩電極同軸，且均為軸對稱，圖1示意了它們的形狀。它們的電極形狀，尺寸由式(1)決定。

圖1 傅里葉變換靜電場離子阱的電極形狀

5、結(jié)論

　　在傅里葉變換靜電場離子阱內(nèi)外電極半徑和內(nèi)外電極電勢確定以后，離子進入離子阱后的運動狀態(tài)由它的入射條件決定。這里所說的離子入射條件包括：初始動能，入射角度以及入射位置。為實現(xiàn)離子阱離子接口的高效率，應(yīng)從以下方面來優(yōu)化離子的入射條件：

　　首先，盡可能的使得離子的初始動能滿足傅里葉變換靜電場離子阱的最佳入射條件，也即離子的入射動能滿足式子

　　同時還滿足離子的徑向初速度為零和離子的徑向加速度大小為零。

　　其次，由于最佳入射條件是一種理想狀態(tài)，而離子在絕大多數(shù)情況下是以非最佳條件入射，所以須保證離子的入射動能在可接受離子初始動能范圍之內(nèi);要使離子的入射角接近π2，保證離子入射條件的接受范圍最大;要使離子靠近傅里葉變換靜電場離子阱的內(nèi)電極進入離子阱，這樣使得離子阱接受離子初始動能范圍達到最大。