无锥度切割！头发丝1/5缝宽的质谱仪狭缝如何实现精密加工？

在探索微观世界的科学仪器中，质谱仪扮演着至关重要的角色。它如同科学家的“火眼金睛”，能够直接测量物质的原子量和分子量，是现代科研不可或缺的基础工具，也代表着一个在高精尖科技领域的实力。无论是确定样品中的化学成分（定性分析），还是测量每种物质的含量（定量分析），质谱仪质量分析器都离不开一个看似微小却至关重要的组件——狭缝。

狭缝通过一对不锈钢隔板构建出微米级通道，起到聚焦离子束，筛选离子运动轨迹等作用。

质谱仪模型

高精度质谱检测狭缝加工的挑战
狭缝的宽度控制离子束的聚焦精度，直接影响质谱仪的分辨率与质量精度。在医疗检测领域，高精度突破使得在检测人体内复杂小分子标志物时更准确，为甲状腺疾病、糖尿病等慢性病的诊断提供技术支撑。尽管传统加工方法能够实现数百微米以内的精度，但在制造超窄且高品质的质谱仪狭缝时，仍面临如下难题：
1、接触面粗糙：受力不均与热影响造成的毛刺、裂纹导致散射离子，干扰检测信号。
2、无法实现零锥度：传统激光切割存在锥度（上下缝宽不一致）导致离子流偏转，直接影响检测结果准确性。

如何才能切割出高精度、无锥度、无毛刺的高品质狭缝呢？

面对传统工艺的挑战，单色科技的飞秒激光加工系统凭借其独特优势，成功突破了技术壁垒，已成功在50µm厚度的黑不锈钢片上，切割出宽度仅为15µm的狭缝，其精度高达±1µm，实现了真正的无锥度切割，且切割边缘光滑无毛刺。

飞秒激光精密切割设备是怎么做到的呢？

单色科技飞秒激光精密切割设备

1、光束整形技术消除锥度：传统激光切割因高斯光束能量分布不均，易形成上宽下窄的 “V” 型切缝，导致锥度无法避免。单色科技采用特殊的光束整形技术，在激光束聚焦前对其进行调制（例如，将高斯光束转变为平顶光束或进行更复杂的相位调制），使激光以倾斜入射方式均匀作用于材料，精准控制焦点位置与能量分布，实现上下等宽的无锥度切割（精度 ±1μm）。

不同激光束的加工效果差异（https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.12.049）

2、超短脉冲 “冷加工”： 飞秒激光（脉冲持续时间 10⁻¹⁵秒级）以极短时间将能量聚焦于材料表面，瞬间汽化微小区域，热扩散效应被限制在纳米级范围（热影响区趋近于零）。这种 “冷加工” 特性避免了材料熔化或变形，切割边缘光滑无毛刺，即使处理 5μm 线宽的狭缝，也能保持侧壁垂直、无微裂纹或氧化。
3、根据设计需求灵活加工：减小狭缝宽度以提高分辨率往往伴随着通量的牺牲，经过精密数学设计的狭缝阵列，能够在不牺牲分辨率的前提下，显著提高质谱仪的吞吐量。除了制造高品质的单一狭缝，单色科技还可以根据客户需求，利用飞秒激光技术切割复杂的狭缝阵列。

单色科技阵列狭缝加工案例

展望未来，随着生物医药领域对微量复杂分子解析的需求激增，更高分辨率、更高灵敏度的质谱仪器研发成为关键。飞秒激光凭借独特加工优势，将在质谱仪微型化、集成化核心部件制造中发挥关键作用，助力实现质的飞跃。