四极质量分析器的几何量检测研究

四极质量分析器

原因
专业质谱培训机构
QM-7
分辨率与灵敏度
全氟三丁基氨， FC 43
Inten. 650,410 FWHM 0.95 Inten. 247,889 FWHM 0.86 Inten. 34,260 FWHM 0.99 Inten. 569,794 FWHM 0.80 Inten. 217,004 FWHM 0.78 Inten. 29,740 FWHM 0.88 Inten. 416,300 FWHM 0.59 Inten. 188,482 FWHM 0.66 Inten. 25,286 FWHM 0.63
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QM-16
噪声与电压扫描
数字化电压扫描，数字化电压扫描，一般采用步长为 0.1 u。。若扫描速率为 1,000/s , 则在每一步上，则在每一步上，可停留 1/10,000 s, 即 100 µs。。芯片，若使用 1 MHz 的 A/D 芯片，个数据，则在每一步上可采 100 个数据，个数，平均 100 个数，可降低噪声 (100) 1/2 = 10
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QM-13
四极质量分析器的质量歧视效应四极质量分析器的质量歧视效应
V = 伏特 m = 原子质量单位 (amu) v = 米/秒秒 z = 电荷数，单电荷离子 z = 1 电荷数，
V = 10 伏 m/z 1000 500 100 10 v, mm/µs µ 1.39 1.96 4.39 13.89 V = 20 伏 v, mm/µs µ 1.96 2.78 6.21 19.64 m/z 1000 500 100 10
Φ0 = U + V cos ω t
2ze d2x ( U + V cos ω t ) x = 0 2 + mr 2 dt 0 2ze d2y ( U – V cos ω t ) y = 0 2 – mr 2 dt 0

四极杆质谱原理

四极杆质谱原理
四极杆质谱仪是一种常见的质谱仪，它的原理基于离子在电场和磁场中的运动。

以下是四极杆质谱仪的基本原理：
1. 离子产生：首先，将待分析的样品送入离子源，在离子源中样品被离子化，产生带正电荷或负电荷的离子。

2. 离子聚焦：产生的离子通过离子导入系统进入四极杆质量分析器。

四极杆由四根平行的金属杆组成，它们之间施加有射频电压和直流电压。

射频电压产生的电场使离子在四极杆中振动。

3. 质量分离：在四极杆中，离子的运动受到电场的影响，只有特定质量的离子能够通过四极杆的稳定区域，并到达检测器。

不同质量的离子具有不同的振动频率，因此可以通过调节射频电压的频率来选择特定质量的离子通过四极杆。

4. 离子检测：通过四极杆的离子最终到达检测器，检测器将离子转化为电信号，并将其放大和记录下来。

5. 数据分析：获得的离子信号经过计算机处理和分析，可以得到样品中各种离子的质量、丰度和相对比例等信息，从而实现对样品的定性和定量分析。

四极杆质谱仪具有高灵敏度、高分辨率、快速分析等优点，广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域的分析和研究。

四极杆质谱仪

四极杆质谱仪：介绍、原理及优劣势一、引言质谱仪是一种用于分析物质原子或分子组成的仪器，通过测量这些原子或分子的质量-电荷比，可以获得有关物质的信息。

四极杆质谱仪是质谱仪的一种，因其具有较高的灵敏度和分辨率，被广泛应用于各种科学研究和工业应用中，如化学分析、环境监测、生命科学等。

本文将详细介绍四极杆质谱仪的工作原理、优势以及局限性。

二、四极杆质谱仪介绍四极杆质谱仪主要由离子源、四极杆质量过滤器和检测器组成。

离子源用于产生离子，四极杆质量过滤器用于分离不同质量的离子，检测器用于检测和记录离子。

在四极杆质谱仪中，四极杆质量过滤器是最核心的部件，其由四根平行且对称的金属杆组成，这些金属杆通过交变电场进行驱动。

当离子通过四极杆质量过滤器时，只有满足特定质量-电荷比的离子才能通过，其余的离子则被排斥。

三、四极杆质谱仪工作原理1.离子源：离子源的主要作用是产生离子。

根据不同的应用场景，可以选择不同的离子源，如电子轰击源、化学电离源、场电离源等。

这些离子源可以将样品电离，生成带有特定电荷的离子。

2.四极杆质量过滤器：四极杆质量过滤器是四极杆质谱仪的核心部分。

当离子通过四极杆质量过滤器时，会受到交变电场的作用。

只有满足特定质量-电荷比的离子才能通过四极杆质量过滤器，其余的离子则被排斥。

四极杆质量过滤器可以通过调节电场强度来控制通过的离子质量范围。

3.检测器：检测器的作用是检测通过四极杆质量过滤器的离子。

常用的检测器有电子倍增管、通道电子倍增管等。

当离子打到检测器上时，会产生一个电信号，这个电信号经过放大和数字化处理后，可以输出到计算机或其它记录设备上。

四、四极杆质谱仪的优势1.高灵敏度：四极杆质谱仪的灵敏度较高，可以检测到低浓度的样品。

这使得它在环境监测、药物分析等领域具有广泛的应用。

2.高分辨率：四极杆质谱仪可以对不同质量的离子进行分离，具有较高的分辨率。

这使得它能够区分不同质量的离子，对于复杂样品的成分分析非常有利。

四极杆质谱仪

四极杆质谱仪：介绍、原理及优劣势的专业技术知识点分析报告一、引言四极杆质谱仪是质谱分析中常用的一种仪器，具有较高的灵敏度和分辨率，被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。

本文将详细介绍四极杆质谱仪的原理、结构、优劣势以及应用场景，帮助读者更好地理解和使用这种仪器。

二、四极杆质谱仪介绍四极杆质谱仪主要由离子源、四极杆质量分析器和检测器组成。

离子源的主要作用是将样品电离产生带电粒子，四极杆质量分析器则对离子进行筛选和聚焦，根据离子的质量数将其分离，最后由检测器检测并输出信号。

三、四极杆质谱仪原理四极杆质谱仪的原理主要是利用电场和磁场对离子进行聚焦和分离。

在电场中，离子会受到电场力的作用，沿着电场方向加速或减速。

而在磁场中，离子会受到洛伦兹力的作用，沿着垂直于电场方向的轨迹发生偏转。

通过控制电场和磁场的变化，我们可以使不同质量的离子聚焦在不同的位置上，从而实现离子的分离。

四极杆质量分析器是四极杆质谱仪的核心部件，它由四根平行金属杆组成，每两根杆组成一对，形成两个平行的电场。

在电场作用下，离子以螺旋轨迹运动，经过四极杆质量分析器时，不同质量的离子受到不同的电场力作用，导致它们的运动轨迹发生变化。

质量数越大的离子受到的电场力越大，轨迹变化也越大，从而实现了离子的分离。

五、四极杆质谱仪优劣势优势：（1）灵敏度高：四极杆质谱仪可以检测到低浓度的样品，对于微量元素的检测具有很高的灵敏度。

（2）分辨率高：通过控制电场和磁场的变化，可以实现不同质量离子的分离，分辨率较高。

（3）应用广泛：四极杆质谱仪被广泛应用于元素分析、化合物结构确定、药物代谢研究等领域。

（4）可重复性好：四极杆质谱仪的测量结果具有很好的可重复性，有利于实验结果的比较和分析。

劣势：（1）对样品有一定要求：对于某些难以电离的样品，四极杆质谱仪可能无法得到准确的测量结果。

（2）仪器成本高：四极杆质谱仪的价格较高，对于一些实验室来说是一笔不小的投资。

四极杆质量分析器原理

四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。

它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。

四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。

2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。

早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。

双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。

无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。

离子就在这一变化的电场中运动。

这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。

2.等电势面是一个马鞍面。

3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。

4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。

第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。

3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。

小型四极杆质量分析器的设计与性能测试

小型四极杆质量分析器的设计与性能测试作者：黄泽建刘广才江游刘梅英朴怡情龚晓云翟睿谢洁戴新华方向来源：《分析化学》2019年第07期摘;要;设计了一款直径6 mm、长度115 mm的圆柱形小型四极杆质量分析器，基于此搭建了小型四极杆质谱仪，并与气相色谱仪联用。

对此仪器的质量数范围、灵敏度、定量分析重复性及定性分析能力等指标的测试表明，在保证单位质量分辨的条件下，此小型四极杆质量分析器最大质量数超过500 Th。

此小型四极杆质谱仪对八氟氖（1 ng）定量重复性相对标准偏差（RSD）优于3%，甲基苯丙胺质量在0.1～0.001 μg范围内与质谱信号强度之间的关系为y=3.19662×107x1.24606（R2=0.998），纳克量级的16种常见毒品均能准确定性。

更宽质量数范围的四极杆质量分析器与离子泵的组合，有望增强小型四极杆质谱仪在现场应急、毒品打击、军事反恐和航空航天等领域的应用。

关键词;气相色谱-质谱联用法; 四极杆; 小型化; 毒品检测1;引言质谱技术以其灵敏度高、分析速度快、质量精度高、可同时进行定性和定量分析等特点，被广泛应用于化学、化工、环境、能源、医药、医学、生命科学、材料科学、刑事科学、军事技术、反恐及深空探测等领域。

上述领域的发展变化，迫切需要质谱技术在体积、功耗、稳定性、可靠性等方面实现突破性进展。

近二十年来，各种质量分析器的小型化研究[1～3]都得到了长足发展，包括四极杆[4～13];、柱形离子阱[14，15]、环形离子阱[16，17]、矩形离子阱[18～21]、Paul阱[22，23]、飞行时间[24～26]以及磁偏转场[27～29]等。

由于磁偏转场质谱的质荷比与质量分析器尺寸之间存在固有的依赖关系，使得磁偏转场质谱不利于小型化。

飞行时间质谱的质量分辨与尺寸也密切相关，不利于其小型化。

离子阱和四极杆质量分析器在自身体积方面具有优势，更容易实现小型化。

因此，在商品化便携式质谱研究中，更多采用离子阱和四极杆作为其核心的质量分析器，如基于四极杆的Hapsite ER（美国Inficon公司）、基于柱形离子阱的Griffin 400 （美国FLIR公司）、基于环形离子阱的Guardion 7、Tridion 9（美国PE公司）和基于Paul阱的Mars 400（中國聚光科技公司）等。

四极杆质量分析器原理

四极杆质量分析器原理 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。

它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。

四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。

2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。

早期1950年代的时候，德国物理学家申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。

双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。

无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。

离子就在这一变化的电场中运动。

这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。

2.等电势面是一个马鞍面。

3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。

4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。

第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。

3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。

双曲面四极质量分析器制造工艺研究

ｃｈｅｍｉｃｌａｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ—ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｅｔｍｅｒ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｎａｔｕｒｅｏｆｄｉｒｅｃｔｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｕｔｉｏｎ，ｉｓ
摘
要：作为研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质的最基本的仪器一质谱仪，由于其直接测量的本质和高灵
敏、高分辨性，被广泛应用于环境监测、食品安全、生命科学等多个领域。四极质量分析器是四极式质谱仪的核心部件，其零件及部件主要精度误差都要求小于０．００５ｍｍ，传统制造工艺已经无法满足要求。提出了一种零件组合和部件组合
ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｆｏｏｄｓｔｙ，
ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｉｆｅｌ￣．Ｔｈｅｑｕａｄｒｕｐｏｌｅｍｓｓａｉｌｆｔｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔ
加工方法，利用该方法｝Ｓ￣Ｚ－了一套双曲面型四极质量分析器，加工后零件的表面粗糙度为ＲａＯ．２ｍ、两组对杆１４０ｍｍ范
围内平行度４ｐ．ｍ。
关键词：四极质量分析器；双曲面极杆；组合加工；比较测量中图分类号：ＴＨ１６；ＴＨ８３２．４＋２文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）１０ — ０１２２ — ０２

四极杆质量分析器原理

Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么？四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。

它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。

四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。

2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。

早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。

双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。

无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。

离子就在这一变化的电场中运动。

这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。

2.等电势面是一个马鞍面。

3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。

4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。

第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。

3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。

化学分析中的四极杆质谱技术

化学分析中的四极杆质谱技术化学分析是对物质组成和性质的分析和研究。

分析过程中需要同时考虑定性和定量两个方面。

四极杆质谱技术（Quadrupole Mass Spectrometry，QMS）可用于定性物质的组成和结构，也可用于定量分析。

一、四极杆质谱技术的基本原理四极杆质谱法通过将待分析的物质分子化，利用电磁场对带电粒子进行分离和筛选，最后根据原子或分子的质谱图谱进行分析。

四极杆是一种可产生电场和磁场的金属结构，通过外加电压，产生电场和磁场。

粒子在电场和磁场的共同作用下，被限制在一个特定的区域内运动，筛选出指定的质量范围内的分子。

二、四极杆质谱技术的应用场景四极杆质谱技术广泛应用于分子和元素分析领域，在生物化学、材料学、环境科学等领域都有应用。

1.生物化学领域生物化学研究中主要用于分离和鉴定蛋白质、植物激素、糖类、核酸和细胞增殖物等。

在生物医学研究中，四极杆质谱技术可以用于检测药物代谢产物、药物中毒和代谢紊乱以及肿瘤标志物等。

2.环境科学领域在环境污染物的研究中，四极杆质谱法可以用于检测有机污染物、塑料、金属和无机污染物等，如有毒有害的有机物、农药、多环芳烃等。

3.材料科学领域在材料学领域，四极杆质谱技术主要用于分析材料表面成分、气相物质成分和材料表面反应。

例如，可以用四极杆质谱法检测材料表面的有机污染物、金属元素和表面反应物。

三、四极杆质谱技术的优势1.精准度高由于其高分辨率和高灵敏度， QMS 可以较为准确地确定物质的质量、结构、组成、同核异构体等物质特性。

2.可定量分析通过利用标准物质进行定量测量，使 QMS 在定量分析和定性分析方面都具有较好的精度和准确度。

3.灵敏度高QMS 具有高灵敏度，可以检测到极少量的微量物质，其灵敏度甚至可能达到 $10^{-18}$ 的级别。

四、四极杆质谱技术的不足1.设备成本较高四极杆质谱技术的设备成本比较高，对于一些中小型实验室来说，设备购置较为困难。

2.样品制备复杂为了获得更精准的数据，样品制备的过程相对较为复杂，需要进行多层次的样品制备处理。

整理四极杆质量分析器原理

四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB （质谱知识库）1.四极杆是什么?四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器 ----------- Q uadrupole MassFilter/Analyzer（QMF 、QMA）它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y 方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。

四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的一一只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。

2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。

早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfga ng Paul 申请的专利944,900 （1956）指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。

双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；咼压咼频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。

无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场:射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化:U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。

离子就在这一变化的电场中运动。

这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。

2.等电势面是一个马鞍面。

3.（0，0）点电势为0V,而且是等电势马鞍面的鞍点。

4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。

第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。

3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r o的2倍加工，并且长度一般在r o的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。

极杆质量分析器原理

四极杆质量分析器原理(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--四极杆质量分析器原理Bio-Mass Spectrometry R&D Lab MSKB（质谱知识库）1.四极杆是什么四极杆是四极杆质谱仪的核心，全称是四极杆质量分析器——Quadrupole Mass Filter/Analyzer(QMF、QMA)。

它是由四根精密加工的电极杆以及分别施加于x、y方向的两组高压高频射频组成的电场分析器。

四根电极可以是双曲面也可以是圆柱型的电极；高压高频信号提供了离子在分析器中运动的辅助能量，这一能量是选择性的——只有符合一定数学条件的离子才能够不被无限制的加速，从而安全的通过四极杆分析器。

2.四极杆技术精要四极杆是一个古老的技术。

早期1950年代的时候，德国物理学家Wolfgang Paul申请的专利944,900 (1956)指出四个双曲面围成的电场可以筛选离子。

双曲线的渐近线处于45度的位置，电极的外形沿着x轴和y轴对称，四个电极的形状完全一致；高压高频射频信号分别加载在水平和竖直的两对电极上，信号的幅度相同，相位相差180度，即反相。

无线延伸的双曲线四个电极的内部电势是很容易计算的：在每一个瞬间，四极杆内每一点的电势可以计算为：这是一个马鞍面的电场：射频电压伴随着时间的改变，四极杆电场的强度和相位在发生着变化：U是四极杆电极上的最大直流电压，而V是电极上的最大射频交流电压。

离子就在这一变化的电场中运动。

这个电场的特点是：1.沿着x和y轴对称。

2.等电势面是一个马鞍面。

3.（0，0）点电势为0V，而且是等电势马鞍面的鞍点。

4.带电粒子在其中受到的x方向的作用力与粒子和x轴的距离成正比。

第四点是非常重要的性质，这表明四极杆内部的电场在x或者y的方向具有像弹簧一样回复力，可以拴住离子的运动范围。

3.四极杆的加工技术由于实际试验中不可能使用无限大、无限长的电极，所以通常我们取四个电极内接圆半径r0的2倍加工，并且长度一般在r0的50倍左右（这样四个杆子之间的空隙视角仅有1度）。