质谱法是先将物质进行电离,然后在真空环境下通过电场或磁场使待测离子按它们质荷比(m/z)分离后进行检测的方法。测出离子准确质荷比含量即可确定物质化合物组成。质谱仪作为现代分析仪器的代表,已广泛应用于材料科学、刑侦科学、生命科学、环境监测、医疗卫生、食品安全、载人航天、国家安全等众多领域。近年来,随着质谱技术的不断发展,要求质谱检测设备更小巧、更易于携带和移动。因此越来越多的科研投入集中于仪器的便携化和小型化。但是,目前小型化质谱仪的检测灵敏度还远没有达到要求,大部分离子损失在离子传输装置中,只有少量离子可以到达高真空区域的质量分析器中。离子漏斗是一种新型的离子传输装置,可在高气压下聚焦离子,大幅提高离子的传输效率。本文针对经典离子漏斗几何尺寸较大,结构较为复杂的问题,设计了一种小型化离子漏斗。新设计的小型化离子漏斗总体长度为经典离子漏斗的2/3,且具有更简易的电路设计和良好的传输效率。在研究途径上,本文采用了理论模拟和实验验证相结合的方法,具体的研究内容和结论如下:首先,对离子漏斗内部的射频电场进行了理论分析,找到小型化离子漏斗合适的几何尺寸区间。然后,利用电场模拟软件SIMION对不同几何参数的小型化离子漏斗进行建模,采用离子轨迹仿真软件AXSIM对离子漏斗内部的离子轨迹进行模拟,并计算离子传输效率。模拟结果表明:在离子漏斗电极厚度为1.0mm的情况下,当电极间距为2.0mm,电极片数为34片时,离子的传输效率达到最高。进一步研究了电参数对小型化离子漏斗性能的影响,结果表明:在射频频率为0.7 1.2MHz、射频电压为80 120V,且直流电压梯度为9 15V/cm时,对于质荷比大于100Da的离子传输效率达到95%。最后,在理论模拟基础上,对小型化离子漏斗实物进行加工制造,并搭建电喷雾电离源离子阱实验平台以验证小型化离子漏斗的传输性能。实验结果表明:使用小型化离子漏斗代替采样锥,在各扫描速度下,质谱图的离子丰度均提高了六倍,即整台仪器的灵敏度提高了六倍。实验过程中对小型化离子漏斗的电参数进行改变,得到与仿真相符的结果,更验证了本文研究方法的可靠性。