[發明專利]用于運輸帶電粒子的運輸裝置

有效

• 申請號: 201780071064.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109964301B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: M·吉爾;R·吉爾斯;A·吉爾斯
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明涉及用于運輸帶電粒子的設備。所述設備包括：控制單元；以及運輸裝置，其具有被布置在運輸通道周圍的多個電極，其中所述運輸通道包括被配置為接收所述運輸裝置所接收到的帶電粒子的束形成區域。所述控制單元被配置為控制施加到所述電極的電壓以在所述運輸通道中生成運輸電勢，所述運輸電勢具有多個勢阱，其中所述多個勢阱被配置為移動從而沿所述運輸通道以一個或多個束來運輸帶電粒子。其中所述控制單元被配置為控制施加到所述電極的電壓以：在所述束形成區域中暫時性地生成聚集電勢，使得所述運輸裝置所接收到的帶電粒子被聚集在所述束形成區域中；然后在所述束形成區域中生成所述運輸電勢，使得在所述束形成區域中形成選擇勢阱，其中選擇勢阱接收由所述聚集電勢在所述束形成區域中所聚集到的帶電粒子形成的帶電粒子束。

技術領域

本發明涉及用于運輸帶電粒子的運輸裝置。

背景技術

諸如電噴霧離子源等的許多帶電粒子源產生連續(時間上連續)的帶電粒子流，而不是離散的帶電粒子束。然而，對于被配置為分析帶電粒子的許多分析裝置，帶電粒子優選作為束而不是作為連續流進行分析。這種分析裝置的示例是飛行時間(“ToF”)分析器。

因此，已經開發了被配置為沿運輸通道以一個或多個束來運輸帶電粒子的運輸裝置。

在WO2012/150351和US2014/0061457A1中描述了這種運輸裝置的示例。該運輸裝置(以下可被稱為“A裝置”)使用非均勻高頻電場，其中該非均勻高頻電場的贗勢(pseudopotential)具有多個勢阱，各勢阱適于運輸相應的帶電粒子束。在US2009/278043A1中還公開了生成具有類似品質的電勢(盡管是通過模擬而非數字手段)的運輸裝置。

在GB2391697B中描述了這種運輸裝置的另一示例。該運輸裝置(以下可被稱為“T波”裝置、離子導向器或碰撞室)產生DC電場，其中該DC電場包括多個勢阱，各勢阱適于運輸相應的帶電粒子束。在“T波”裝置中，RF波形被反相施加到堆疊環系統中的交替的環形電極，以生成徑向約束場。將行進DC電勢順次施加到電極以生成DC勢壘，其中該DC勢壘沿裝置推動徑向捕集的離子。可以形成多個DC勢壘以將捕集的離子分離成束。

因此，在A裝置和T波裝置中，控制多個電極以在運輸通道中生成運輸電勢，該運輸電勢具有多個勢阱，其中這多個勢阱被配置為沿運輸通道以一個或多個束來運輸帶電粒子。

本發明人已經觀察到，在將帶電粒子注入到包含行進阱的帶電粒子運輸裝置期間，期望能夠注入寬質量范圍的帶電粒子并選擇性地選擇將帶電粒子注入哪些阱。對寬質量范圍的期望性很明顯，因為這將改進諸如質譜分析法等的分析方法的性能。

如以下更詳細描述的，本發明人已經發現，在具有寬范圍質量的帶電粒子進入如WO2012/150351中所描述的A裝置的情況下，與具有較高質量的帶電粒子相比，具有較低質量的帶電粒子趨向于被不同的勢阱接收。結果，各個勢阱所包含的各帶電粒子束的質量范圍受到限制，或者不能精確地表示存在于帶電粒子的初始集合中的各質量的帶電粒子的數量。

本發明人還注意到，在要(例如通過被配置為從運輸裝置中引出目標勢阱所包含的帶電粒子束的引出電勢而)從運輸裝置引出束的情況下，可能引起除目標束之外的束扭曲。這可能導致離子的完全損失、離子的部分損失或離子的能量增加，從而得到較低的占空比和降低的靈敏度。

可以在圖6和7中看到這種扭曲效果，其中這些圖是通過模擬以下詳細描述的裝置而獲得的。這些效果可能降低諸如ToF分析裝置(通常使用帶電粒子束)等的下游分析裝置的精度和占空比。鑒于以上考慮，設計了本發明。

發明內容

本發明的第一方面可以提供：

一種用于運輸帶電粒子的設備，該設備包括：

控制單元；以及

運輸裝置，其具有被布置在運輸通道周圍的多個電極，其中所述運輸通道包括被配置為接收所述運輸裝置所接收到的帶電粒子的束形成區域；