[發明專利]改進的帶電粒子檢測器

有效

• 申請號: 201880035699.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN110832615B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: W.謝爾斯;R.斯特雷索;K.宏特
• 申請（專利權）人: 艾德特斯解決方案有限公司
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42;H01J43/00;H01J49/00;B01D59/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;閆小龍

本發明總體上涉及科學分析設備的部件，并且涉及分析設備的完整條目。更具體地，本發明涉及在質譜應用中用于檢測離子的裝置和方法。該裝置可以包括具有高靈敏度部段和低靈敏度部段的電子倍增器，或者電子倍增器與單獨供電的轉換倍增電極(特別是高能轉換倍增電極)的組合，或者物理地結合在電子倍增器內或周圍的轉換倍增電極的組合。

技術領域

本發明總體上涉及科學分析設備的部件，并且涉及分析設備的完整條目。更具體地，但不排他地，本發明涉及在質譜應用中用于檢測離子的裝置和方法。

背景技術

在許多科學應用中，放大電子信號是必要的。例如，在質譜儀中，分析物被電離以形成一系列帶電粒子(離子)。然后，通常通過加速和暴露于電場或磁場中，根據它們的質荷比分離所得離子。分離的信號離子撞擊離子檢測器表面以產生一個或多個二次電子。結果顯示為作為質荷比函數的所檢測離子的相對豐度的光譜。

在其他應用中，待檢測的粒子可以不是離子，并且可以是中性原子、中性分子、電子或光子。在任何情況下，仍然提供了粒子撞擊的檢測器表面。

由輸入粒子對檢測器的撞擊表面的撞擊產生的二次電子通常被電子倍增器放大。電子倍增器通常通過二次電子發射來操作，由此單個或多個粒子對倍增器撞擊表面的撞擊導致與撞擊表面的原子相關聯的單個或(優選地)多個電子被釋放。

對于某些應用，需要具有非常高靈敏度水平的粒子檢測器，以便允許檢測其他物種中的單個離子。例如，電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)將被分析的原子轉換成離子(在ICP源處)。如此形成的離子然后被質譜儀分離和檢測。ICP-MS通常需要使用專門的電子倍增器來處理極寬的動態范圍的輸出。在現有技術中，已知一系列倍增器可以處理由多個離子產生的電平非常高的信號，同時仍然能夠檢測由單個離子的撞擊產生的非常低的信號。

不管靈敏度水平如何，本領域仍然需要動態范圍的進一步改進。據申請人所知，自20世紀90年代引入這些儀器以來，它們的動態范圍沒有實質性的改進。

在檢測效率、響應線性度、增益穩定性、微分漂移和使用壽命方面的改進在本領域中也是普遍期望的。

本領域還希望簡化質譜儀器的結構，并且也便于維護和更換任何轉換表面和/或電子發射表面。

對文件、動作、材料、設備、物品等的討論包括在本說明書中，僅僅是為了提供本發明的上下文的目的。這并不暗示或表示任何或所有這些內容形成現有技術基礎的一部分，或者是在本申請的每個權利要求的優先權日之前存在的與本發明相關的領域中的公知常識。

發明內容

在本發明的第一方面，但不一定是最廣泛的方面，提供了一種用于檢測帶電粒子的裝置，該裝置包括：轉換倍增電極，其被配置為在被粒子撞擊時發射一個或多個二次電子或離子；電子倍增器，其被配置為從由轉換倍增電極發射的一個或多個二次電子或離子形成放大的電子信號輸出。

在第一方面的一個實施例中，電子倍增器具有相對低靈敏度部段(section)和相對高靈敏度部段。

在第一方面的一個實施例中，轉換倍增電極與電子倍增器單獨供電。

在第一方面的一個實施例中，轉換倍增電極是高能轉換倍增電極。

在第一方面的一個實施例中，轉換倍增電極物理地結合在電子倍增器內或電子倍增器周圍。

在第二方面，本發明提供了一種用于檢測帶電粒子的裝置，該裝置包括：轉換倍增電極，其被配置為在被粒子撞擊時發射一個或多個二次電子或離子；電子倍增器，其被配置為從由轉換倍增電極發射的一個或多個二次電子或離子形成放大的電子信號輸出，其中轉換倍增電極物理地結合在電子倍增器內或電子倍增器周圍。

在第二方面的一個實施例中，轉換倍增電極與電子倍增器單獨供電和/或不電耦合到電子倍增器的倍增電極。