[發明專利]用于提高質譜儀中的靈敏度的方法及設備

在審

• 申請號: 201380012752.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104160474A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 哈桑·賈瓦希里;布魯斯·A·湯姆森
• 申請（專利權）人: DH科技發展私人貿易有限公司
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 曹曉斐

相關申請案

本申請案主張2012年2月1日申請的第61/593，580號美國臨時申請案的優先權，所述臨時申請案以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本申請人的教示涉及用于提高質譜儀中的靈敏度的方法及設備，且更具體來說涉及用于運送離子的離子引導件。

背景技術

在質譜分析中，在離子化步驟中使用離子源將樣本分子轉換成離子，且接著在質量分離及檢測步驟中通過質量分析器檢測所述離子。對于大多數大氣壓離子源來說，離子在進入真空室中的離子引導件之前穿過入口孔隙。離子引導件運送來自離子源的離子且將所述離子聚集到后續真空室中，且可向離子引導件施加射頻信號以提供離子在離子引導件內的徑向聚集。然而，在通過離子引導件運送離子期間，可能發生離子損失。因此，希望提高沿著離子引導件的離子運送效率并在運送期間防止離子損失以獲得高靈敏度。

發明內容

鑒于上文，本申請人的教示提供一種用于執行質量分析的質譜儀設備。所述設備包括：離子源，其用于在高壓區域中(例如，在大氣壓下)從樣本產生離子；及真空室，其用于接收所述離子。所述真空室具有入口孔隙，其用于將來自高壓區域的離子傳遞到真空室中。所述真空室還具有出口孔隙，其用于傳遞來自真空室的離子，其中入口孔隙的配置及高壓區域與真空室之間的壓力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流擴張。所述超音速自由射流擴張包括預定直徑的桶形沖擊波和馬赫盤(Mach?disc)，所述自由射流擴張夾帶離子且將所述離子運送到真空室中。在各種方面中，所述設備還包括具有界定內體積的預定橫截面的至少一個離子引導件，其中所述至少一個離子引導件的橫截面經定大小為超音速自由射流擴張的桶形沖擊波的預定直徑的至少50％。所述至少一個離子引導件可在真空室中定位在入口孔隙與出口孔隙之間，使得當向所述至少一個離子引導件施加RF電壓(由RF電力供應器供應)時，超音速自由射流中的離子可被徑向約束在所述至少一個離子引導件的內體積內且被聚集并被引導到出口孔隙。在各種方面中，可在至少一個離子引導件的第一區段中降低徑向氣體傳導性以阻尼由超音速自由射流擴張引起的沖擊波。在各種實施例中，可圍繞所述至少一個離子引導件的長度的至少第一部分提供用于降低徑向氣體傳導性的絕緣套管以阻尼由超音速自由射流擴張引起的沖擊波。

在各種方面中，提供一種質譜儀，其包括：離子源，其用于在高壓區域中(例如，在大氣壓下)從樣本產生離子；及真空室，其用于接收所述離子。所述真空室具有入口孔隙，其用于將來自高壓區域的離子傳遞到真空室中。所述真空室還具有出口孔隙，其用于傳遞來自真空室的離子，其中入口孔隙的配置及高壓區域與真空室之間的壓力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流擴張。所述超音速自由射流擴張包括預定直徑的桶形沖擊波及馬赫盤，所述自由射流擴張夾帶離子且將所述離子運送到真空室中。在各種方面中，所述設備還包括所述入口孔隙與所述出口孔隙之間的至少一個離子引導件，所述至少一個離子引導件具有界定內體積的預定橫截面，其中所述至少一個離子引導件的橫截面經定大小為超音速自由射流擴張的桶形沖擊波的預定直徑的至少50％。所述至少一個離子引導件包括具有多個細長電極的至少一個多極離子引導件，其中所述細長電極之間的間隔減小到小于0.2R₀的距離，其中R₀為所述電極之間的內切圓的半徑。可提供電力供應器以向所述至少一個離子引導件提供RF電壓以用于將所述離子徑向約束在至少一個離子引導件的內體積內。

在各種實施例中，提供一種用于執行質量分析的系統，所述系統包括離子源，其用于在高壓區域中從樣本產生離子。在各種實施例中，所述離子可傳遞到真空室中，所述真空室包括：入口孔隙，其用于將來自高壓區域的離子傳遞到真空室中；及出口孔隙，其用于傳遞來自所述真空室的離子，其中入口孔隙的配置及高壓區域與真空室之間的壓力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流擴張，所述超音速自由射流擴張包括預定直徑的桶形沖擊波。在各種方面中，至少一個較高階多極離子引導件可位于入口孔隙與出口孔隙之間，所述至少一個離子引導件包括導線及電力供應器以向所述至少一個離子引導件施加RF電壓以將離子徑向約束在至少一個離子引導件的內體積內，其中在鄰近導線之間施加相反RF相位。