质谱仪是一种用于物质分析检测的现代科学仪器,其基本原理是利用电场或磁场将样品离子按质荷比大小进行分析,进而得到样品的分子量或化合物结构等信息。质谱仪具有卓越的定性定量分析能力,因而被广泛应用于现代工业中的诸多领域。但传统质谱仪存在检测效率低、体积质量大、功耗高、环境适应性差等问题,无法满足现代分析化学领域中现场检测准确、快速和灵敏的需求。因此,开发具备现场分析和应急监测能力的质谱仪成为质谱分析领域的前沿研究方向。离子阱质量分析器因其结构简单、真空耐受度高等优点成为质谱仪常用的质量分析器之一,其性能一定程度上决定了质谱仪的分析性能。现代商业质谱仪大多使用简化电极结构的离子阱代替加工装配复杂的双曲面离子阱,但过于简化的电极结构易导致离子阱内被引入大量非线性电场,从而降低了离子阱的分析性能。虽然优化射频电场的方法在一定程度上能够改善离子阱的单向出射率和质量分辨率,但依旧无法全面提升离子阱的分析性能。为提升离子阱的分析性能,本文提出了一种双重共振激发非对称双曲面线性离子阱,技术思想如下:在线形离子阱内构建非对称射频电场,使束缚电场中心偏离离子阱几何中心,诱导离子向离子阱出射方向的一侧偏移;在离子阱上同时施加偶极共振激发信号和四极共振激发信号;被束缚的离子在双重共振激发电场的作用下动能随时间呈指数上升,在极短的时间内实现共振出射。理论上,该方法可以使离子阱同时具备质量分辨率高、离子探测效率高和分析速度快等优势,从而全面提升质谱仪的分析性能。本文采用理论研究结合实验论证的方法,通过理论仿真、模拟和实现形成闭环反馈过程,完成研究目标。总体分为两个步骤:（1）利用SIMION、AXSIM等软件构建双重共振激发非对称双曲面线性离子阱结构模型,同时优化离子阱各几何参数和共振激发信号参数;根据模拟结果分析几何参数和共振激发参数对离子阱质量分辨率、单向出射率、扫描速率等性能指标的影响。（2）加工最优几何结构的非对称双曲面线形离子阱,设计双重共振激发信号发生电路,搭建双重共振激发非对称双曲面线性离子阱质谱实验平台;优化质谱仪各操作参数,测试其各项性能指标,并设置对称结构离子阱对照实验,最后选取多种样品进行检测,验证仪器的普适性。模拟计算和实验检测结果:（1）同时优化双重共振激发非对称双曲面线形离子阱的几何参数和电信号参数,如四极共振激发信号幅值、双重共振激发信号频率和扫描速率等,可以全面提升离子阱的分析性能,实现高质量分辨率、高离子探测效率和高扫描速率等目标;（2）优化质谱仪各操作参数后,与对称结构的离子阱质谱仪相比,双重共振激发非对称双曲面线形离子阱质谱仪的离子探测效率提高近40%,灵敏度和检测分析效率均有大幅度提高。此外,本文所提出的研究方法适用于所有类型的线形离子阱质谱仪。