[發(fā)明專利]用于寬帶交流信號的交流耦合器和相關(guān)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680038787.8
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107851872B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·J·馬茲洛曼;D·德福特
• 申請（專利權(quán)）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: H01P3/06
• 分類號: H01P3/06;H01P3/08;H01P11/00
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務(wù)所 11494
• 代理人: 封新琴

用于傳送寬帶信號的高頻分量的交流耦合器包括布置為傳輸線的信號導(dǎo)體和屏蔽結(jié)構(gòu)。所述信號導(dǎo)體包括導(dǎo)電元件和電容器，配置為在傳輸寬帶信號的高頻交流(AC)分量的同時阻擋寬帶信號的直流(DC)分量。屏蔽結(jié)構(gòu)配置為用于至少傳導(dǎo)寬帶信號的交流分量，同時將屏蔽結(jié)構(gòu)中的電場和電流實質(zhì)上限制在靠近信號導(dǎo)體的區(qū)域。屏蔽結(jié)構(gòu)的寬度實質(zhì)上大于信號導(dǎo)體的寬度。屏蔽結(jié)構(gòu)寬度與信號導(dǎo)體寬度之間的差可以實質(zhì)上大于信號導(dǎo)體與屏蔽結(jié)構(gòu)之間的偏移距離。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年6月29日提交的題為“用于寬帶交流信號的交流電流(AC)耦合器和相關(guān)方法”的美國專利申請第14/753,958號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于具有大的直流偏移電壓的寬帶交流信號的交流(AC)耦合器，諸如可用于離子檢測器連同譜儀(如質(zhì)譜儀(MS)和/或離子遷移譜儀(IMS))產(chǎn)生的輸出信號的處理。

背景技術(shù)

通常，譜儀系統(tǒng)包括用于電離感興趣樣品的分析物的離子源、用于基于區(qū)分屬性分離分析物離子的離子分析儀、用于對分離的離子進行計數(shù)的離子檢測器、用于根據(jù)需要處理來自離子檢測器的輸出信號以產(chǎn)生用戶可解釋的光譜信息的電子裝置(例如包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))。光譜信息可用于確定樣品組分的分子結(jié)構(gòu)，從而使得能夠定性和定量表征樣品。

在質(zhì)譜(MS)系統(tǒng)中，離子分析儀是質(zhì)譜儀，其基于其不同的質(zhì)荷比(或m/z比，或更簡單的“質(zhì)量”)來分離離子。取決于設(shè)計，質(zhì)譜儀可以通過利用電場和/或磁場或者飛行時間質(zhì)譜儀(TOFMS)的情況下的飛行時間管來分離離子，所述飛行時間質(zhì)譜儀通過在離子檢測器測量其到達時間以確定分析物離子的m/z比。離子檢測器接收分離的離子，并將測量信號輸出到被配置為用于根據(jù)需要處理信號以產(chǎn)生質(zhì)譜的電子電路。質(zhì)譜典型地呈現(xiàn)為包含一系列峰的圖，這些峰指示作為其m/z比的函數(shù)的檢測離子的相對豐度。

在離子遷移譜(IMS)系統(tǒng)中，離子分析器是基于其不同碰撞截面分離離子的漂移單元。在低場漂移時間IMS技術(shù)中，離子在存在漂移氣體的情況下通過直流電壓梯度經(jīng)過漂移單元。不同碰撞截面的離子在氣體環(huán)境中具有不同的遷移率，因此在不同的漂移時間到達離子檢測器。離子檢測器接收分離的離子，并將測量信號輸出到被配置為根據(jù)需要處理信號以產(chǎn)生漂移譜的電子電路。漂移譜通常呈現(xiàn)為包含一系列峰的圖，這些峰指示作為通過漂移單元的漂移時間的函數(shù)的檢測離子的相對豐度。

在稱為離子遷移率-質(zhì)譜系統(tǒng)(IM-MS)的一些譜儀系統(tǒng)中，IM漂移單元與質(zhì)譜儀耦合以提供關(guān)于處于調(diào)查的分析物的獨特二維信息。另外，在一些MS，IMS和IM-MS系統(tǒng)中，提供給電離裝置的樣品可能首先經(jīng)歷分析分離的形式，例如液相色譜(LC)或氣相色譜(GC)。在這種情況下，LC或GC柱的輸出(色譜分離的樣品分析物)可以通過適當(dāng)接口硬件轉(zhuǎn)移到電離裝置中。

為了實現(xiàn)高分辨率和離子測量精度，作為示例，必須在非常窄的時序窗(例如100ps)內(nèi)確定來自離子檢測器的窄輸出脈沖(例如，400皮秒(ps)到3納秒(ns))的時序。離子檢測器可能不會提供與離子加速器和離子檢測器的操作相關(guān)的高電壓的固有阻塞。來自這些探測器的輸出脈沖可能具有距地面千伏(kV)數(shù)量級的直流(DC)偏移，例如距地面15千伏。為了使得接收來自探測器的輸出的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠在接近大地的電位進行工作，交流(AC)耦合器可以耦合在離子檢測器的輸出和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入之間。交流耦合器抑制或濾除信號的直流分量，有效地將輸出脈沖歸一化到零均值或直流零偏移。除了保留檢測器輸出脈沖中包含的關(guān)鍵時序信息之外，交流耦合器還必須在可能的寬范圍(例如，5毫伏(mV)到5V)內(nèi)維持幅度精度，以便精確定量。