飞行时间质谱联用技术(time-of-flight mass spectrometer,TOF-MS)以其高分辨、高灵敏度以及质量测量的高准确性在食品安全、环境检测、疾病控制、药物代谢等多领域中发挥着越来越重要的作用。TOF-MS的性能与离子导向装置有巨大的关系。国外商品化TOF-MS仪器的离子导向装置主要采用静电透镜结合多极杆碰撞室的结构,仪器性能卓越;由于多极杆技术的限制,国内通常仅采用静电透镜结构,仪器性能与国外有一定的差距。因此研究一套高性能的类似多极杆技术的离子导向装置,对于提升国内TOF-MS的仪器性能具有重要的意义。本论文在团队开发的飞行时间质谱平台的基础上,自主搭建了一套基于射频四极杆的离子导向装置,有效提升了仪器分辨率、质量精度等仪器性能。主要内容如下:1.根据硬球碰撞模型、布朗运动模型、射频场有效电势理论和四极场空间聚焦理论建立数学模型,完成射频四极杆设计。2.利用离子光学模拟程序SIMION,对四极杆性能进行模拟验证。研究不同四极杆电压参数对不同质量数离子传输效率的影响,用于指导实际样机中电参数的设置。3.将设计的杆长7 cm、杆径12 mm、杆间距10.46 mm的四极杆与团队原有的TOF平台相连,完成样机搭建,进行性能测试。测试结果表明,自行搭建的仪器有很好的稳定性(RSD=1.3%),仪器分辨率7266(Full Width at Half Maximum,FWHM),质量范围27~966 amu,检测限1 pg八氟萘(OFN),动态范围可达四个数量级,质量精度小于0.01 amu。相比于静电传输结构,仪器分辨率从四千左右提升至七千以上,质量精度从0.05 amu提升至0.01 amu。长期的质谱运行试验表明,自主搭建的射频四极杆离子导向装置可有效提高GC-TOF的质量分辨率与质量精度等仪器性能。装置的广泛应用对于促进国内质谱的发展具有重要的意义。