[發明專利]具有改進的輸入光學器件和組件布置的樣品分析設備

在審

• 申請號: 201980025657.4
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN112106171A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: S·尤雷克;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: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;G01N27/62;H01J49/26;H01J49/22;H01J49/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔡宗鑫;王瑋

本發明總體上涉及科學分析設備的組件。更特別地，本發明涉及諸如質譜儀的儀器，該儀器依賴于離子檢測器及其修改，用于延長操作壽命或以其他方式改善性能。本發明可以實施為一種樣品分析設備，其包括：離子源，其被配置成從輸入到粒子檢測設備中的樣品產生離子；和離子檢測器，其具有配置成接收從離子源產生的離子的輸入端，其中樣品分析設備被配置成使得與由離子源產生的離子混合并在與離子相同的大致方向上流動的污染物被抑制或阻止進入檢測器輸入端。

技術領域

本發明總體上涉及科學分析設備的組件。更特別地，本發明涉及諸如質譜儀的儀器，該儀器依賴于離子檢測器及其修改，用于延長操作壽命或以其他方式改善性能。

背景技術

在質譜儀中，分析物被電離形成一系列帶電粒子(離子)。所得到的離子然后典型地通過加速和暴露于電場或磁場根據它們的質荷比被分離。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被檢測離子的相對豐度的光譜。

在其他應用中，待檢測的粒子可能不是離子，并且可能是中性原子、中性分子或電子。在任何情況下，仍然提供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典型地被電子倍增器放大。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。

一種類型的電子倍增器被稱為離散倍增極電子倍增器。這種倍增器包括一系列稱為倍增極的表面，系列中的每個倍增極被設置為越來越多的正電壓。每個倍增極能夠在來自從先前倍增極發射的二次電子的撞擊下發射一個或多個電子，從而放大輸入信號。

另一種類型的電子倍增器使用單個連續倍增極操作。在這些版本中，連續倍增極本身的電阻材料被用作分壓器，以沿著發射表面的長度分布電壓。

連續倍增極倍增器的簡單示例是通道電子倍增器(CEM,Channel ElectronMultiplier)。這種類型的倍增器由具有經處理表面的電阻材料的單個管組成。該管通常沿著其長軸線是彎曲的，以減輕離子反饋。本領域中有時使用術語“子彈檢測器”。

CEM可以具有組合在一起形成通常稱為多通道CEM的布置的多個管。這些管通常圍繞彼此纏繞，而不是像在上面剛剛討論的單管版本的情況中那樣簡單地彎曲。

另一種類型的電子倍增器是magneTOF檢測器，它既是交叉場檢測器，又是連續倍增極檢測器。

另一種類型的電子倍增器是交叉場檢測器。垂直于離子和電子的運動的電場和磁場的組合被用來控制帶電粒子的運動。這種類型的檢測器典型地被實現為離散或連續的倍增極檢測器。

檢測器可以包括微通道板檢測器，其是用于檢測單個粒子(電子、離子和中子)的平面組件。它與電子倍增器密切相關，因為兩者都通過電子經由二次發射的倍增來增強單個粒子。然而，因為微通道板檢測器具有許多獨立的通道，所以它可以額外地提供空間分辨率。

本領域中的一個問題是，基于電子發射的檢測器的性能隨著時間的推移而降低。人們認為二次電子發射隨著時間的推移而減少，導致電子倍增器的增益降低。為了補償這一過程，必須定期增加施加到倍增器的操作電壓，以保持所需的倍增器增益。然而，最終倍增器將需要替換。需注意，檢測器增益可能急劇地和緩慢地受到負面影響。

現有技術人員已經通過增加倍增極表面積解決了倍增極老化的問題。表面積的增加用來將電子倍增過程的工作負荷分布在更大面積上，有效地減緩了老化過程并提高了操作壽命和增益穩定性。這種方法僅提供使用壽命的適度增加，并且當然會受到帶有質譜儀器的檢測器單元的尺寸限制。