[發(fā)明專利]離子導向器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910405621.0
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110504152B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: H·斯圖爾特;A·瓦格納;A·馬卡洛夫
• 申請（專利權）人: 塞莫費雪科學(不來梅)有限公司
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳潔;何焜

一種離子導向器可以包括一組板狀電極，每個板狀電極具有多個孔口，所述多個孔口穿過每個板狀電極而形成。所述一組板狀電極在空間上布置成使得所述一組板狀電極的相應板狀電極的多個孔口與所述一組板狀電極的相應鄰近板狀電極的多個孔口的相對定位限定通過所述一組板狀電極的每個板狀電極的所述相應多個孔口的連續(xù)離子飛行路徑。所述連續(xù)離子飛行路徑具有豎螺旋式形狀和/或橫螺旋式形狀。

技術領域

本公開涉及一種尤其用于離子遷移譜儀或質譜儀中的離子導向器。

背景技術

離子導向器用于質譜和離子遷移譜(IMS)中的各種應用中。在IMS中，通過電場將離子沿充滿氣體的漂移管向下推送，并根據其離子遷移率在空間上分離。IMS裝置的分辨率隨著漂移區(qū)的長度而增加，但是由于它們的大小，非常長的設備不適合商業(yè)儀器。因此，有利的是，將漂移路徑折疊成更緊湊的結構，概念上類似于多圈飛行時間質譜儀。例如，在第2004/031920號專利公開中描述了質譜儀中的IMS的使用。

第2011/0168882號美國專利公開論述了具有豎螺旋、環(huán)面、部分環(huán)面、半球環(huán)面、半環(huán)面或橫螺旋離子導引區(qū)的離子導向器或離子遷移譜儀。離子導向器包括多個堆疊的電極，其各自具有孔口，離子通過所述孔口發(fā)射。將RF電壓施加到電極，以將離子徑向限制在離子導向器內。將DC或瞬態(tài)DC電壓施加到至少一些電極，以沿著離子導向器推動離子。這種設計所需的電極數量與離子導向器的長度成比例。因此，這是一種困難且昂貴的制造設計，并且由于需要大量的電連接而可能具有高電氣故障機率。

第2014/0353487號美國專利公開描述了圍繞閉環(huán)多次發(fā)送離子的不同的IMS方法。這樣節(jié)省空間，但具有低占空比且離子遷移率范圍或分辨率受到限制，因為較高的離子遷移率離子最終可以趕上閉環(huán)中較低的離子遷移離子。

第2014/0042315號美國專利公開涉及測量幾百帕斯卡壓力下的氣體中的離子遷移率。漂移區(qū)彎曲成彎曲形狀，其延伸到第三維度。彎曲形狀中的交替曲率方向(即，順時針曲率和逆時針曲率)通過在外軌跡和內軌跡上經過大致相等的漂移距離來平衡不同的路徑長度。否則，不同的路徑長度將導致分辨率的損失。通過分段聚焦或永久聚焦將離子保持在彎曲漂移區(qū)的軸附近，使得平均漂移路徑是恒定的。一種可能的形狀是8字形形狀中的雙環(huán)。形狀垂直于其伸出部平面延伸，使得幾個雙環(huán)位于彼此頂部。雖然這種布置可能具有其優(yōu)點，但制造仍然很復雜。此外，可以預期離子在行進時在內邊緣與外邊緣之間來回移動，因此這種設計的實際影響可能比最初設想的要小。

第2007/311111號日本專利公開描述了使用內金屬板和外金屬板飛行時間(TOF)質譜儀，其限定橫螺旋離子飛行路徑。在內金屬板與外金屬板之間提供分流器以防止光束相互作用。此布置還描述于在Satoh等人的“用于高質量分析的新型橫螺旋飛行時間質譜儀(A New Spiral Time-of-Flight Mass Spectrometer for High Mass Analysis)”，J.Mass Spectrom.Soc.Jpn.，第54卷，第1期，2006中。

因此需要適用于IMS的離子導向器設計，其制造更簡單、更堅固并且可提供高分辨率性能。

發(fā)明內容

提供離子導向器；離子遷移譜儀；以及質譜儀。本發(fā)明的另外特征在附屬權利要求項中詳述并在本文中進行論述。

第一方面中的離子導向器包括一組電極，每個電極是板狀電極或是在功能上模仿板狀電極的電極結構(將在下文論述其至少一個實例)。為簡單起見，術語“板狀電極”將用以涵蓋所有此類電極結構。多個孔口穿過板狀電極中的每一個而形成。所述一組板狀電極(各自具有多個孔口)在空間上布置(或安裝)成使得每個板狀電極的多個孔口與其鄰近板狀電極的孔口的相對定位限定通過每組板狀電極的多個孔口的連續(xù)離子飛行路徑。