專利名稱：質(zhì)譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)帶正電的和帶負(fù)電的離子二者進(jìn)行精確的質(zhì)量分析的一種質(zhì)譜儀， 并且涉及將電勢(shì)提供給這樣一種質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器的一種方法。
背景技術(shù)：
許多提供精確的質(zhì)量測(cè)量的質(zhì)量分析器使用由高壓電源所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)。在一些 應(yīng)用中，例如在利用大氣壓下電離的液相色譜質(zhì)譜法(LC/MS)中，用于分析的粒子的電離 效率在不同的極性下可能是最佳的。在這類情況中，對(duì)所有離子的分析要求對(duì)質(zhì)量分析器 的靜電場(chǎng)的極性進(jìn)行切換。為了精確的質(zhì)量分析，令人希望的是使靜電場(chǎng)的穩(wěn)定性最大化。一些現(xiàn)有的技術(shù)使用具有相同極性的一個(gè)或多個(gè)電源來(lái)提供正電勢(shì)和負(fù)電勢(shì)二 者。于是，可以通過(guò)將整個(gè)高壓網(wǎng)絡(luò)的電力降低、將繼電器切換以使電源的輸出極性反轉(zhuǎn)、 并且再次將該高壓網(wǎng)絡(luò)的電力升高來(lái)實(shí)現(xiàn)極性切換。還可能要求對(duì)脈沖器的布線或觸發(fā)進(jìn) 行調(diào)整。此外，可以將一個(gè)不同的反饋電阻器鏈用于在不同極性之間的電壓調(diào)節(jié)。一旦整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)將電力升高，其加熱和穩(wěn)定可能要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)。在這個(gè)時(shí)間的過(guò)程中，在提供 用于產(chǎn)生靜電場(chǎng)的電勢(shì)可能不穩(wěn)定時(shí)，由于這些原因使該質(zhì)量分析器的精確度是不良的。 W0-2004/107388和W0-2008/081334也展示了用于將離子注入質(zhì)量分析器的方案，這種質(zhì) 量分析器要求穩(wěn)定和精確的電勢(shì)。在W0-A-2007/029327中說(shuō)明了一種具有改進(jìn)的切換速度的高壓電源。它被設(shè)計(jì) 用于為一個(gè)轉(zhuǎn)換倍增極供電。使用了兩個(gè)電源，每個(gè)電源提供一個(gè)電壓，這個(gè)電壓具有相對(duì) 于另一個(gè)電源相反的極性。通過(guò)將提供不想要的極性的電源的電力降低并且將另一個(gè)電源 的輸出調(diào)節(jié)到所希望的水平來(lái)改變?cè)撾娫摧敵龅臉O性。因此，通過(guò)犧牲該輸出電壓的精準(zhǔn) 度而改善了極性的切換速度。發(fā)明概述針對(duì)這一背景，本發(fā)明提供了一種在質(zhì)量分析器的電源的第一模式與第二模式之 間進(jìn)行切換的方法，該方法包括在一個(gè)第一工作模式中，將由一個(gè)第一電源產(chǎn)生的一個(gè)第 一非零電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，同時(shí)一個(gè)第二電源產(chǎn)生一個(gè)第二非零電勢(shì)但該第二電 源與該質(zhì)量分析器是斷開(kāi)連接的；在一個(gè)第二工作模式中，將由該第二電源產(chǎn)生的該第二 非零電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，同時(shí)該第一電源產(chǎn)生該第一電勢(shì)但該第一電源與該質(zhì)量 分析器是斷開(kāi)連接的；在該第一工作模式下運(yùn)行一個(gè)第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間；并且在第二 工作模式下運(yùn)行一個(gè)第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間。將該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間和第二預(yù)定義的 持續(xù)時(shí)間選擇為使得在任何時(shí)間僅將該第一電勢(shì)和該第二電勢(shì)之一連接到該質(zhì)量分析器 上，并且使得在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)將在該第一工作模式和該第二工作模式中的這些運(yùn) 行步驟執(zhí)行至少一次。使用兩個(gè)連續(xù)運(yùn)行的電源意味著來(lái)自每個(gè)電源的電勢(shì)是連續(xù)并且立即可供使用 的，盡管事實(shí)上這些電源從未在同一時(shí)間被連接。在一個(gè)電源需要將電力升高以便使另一 個(gè)電勢(shì)得以產(chǎn)生時(shí)，這緩和了切換遲延的問(wèn)題。然而，如果將一個(gè)電源保持空閑過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，則該電源的穩(wěn)定性可能降低。在此背景下，“空閑”是指一個(gè)電源產(chǎn)生一個(gè)非零電勢(shì)，但該電源是與一個(gè)負(fù)載斷開(kāi)連接的，這樣使得 它實(shí)際上供給零電流。通過(guò)將該質(zhì)量分析器在該第一電源與該第二電源之間進(jìn)行切換而使 得在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度上兩個(gè)電源都被連接到該質(zhì)量分析器上，由第一電源提供的平均 電流以及由第二電源提供的平均電流都被保持在不低于一個(gè)預(yù)定的非零的水平上。這兩個(gè) 電源的穩(wěn)定性并且因此其精確度由此而得到改善。這種切換是獨(dú)立于該質(zhì)量分析器的分析 要求來(lái)執(zhí)行的。高度令人希望的是，有待呈現(xiàn)給該電源的負(fù)載阻抗是與該電源的阻抗相匹配的。 通過(guò)定期地將沒(méi)有正在用于質(zhì)量分析的電源連接到質(zhì)量分析器上，這有利地保持了由該電 源所產(chǎn)生的電勢(shì)的穩(wěn)定性。因此，這兩個(gè)電源均可以提供精確的輸出，這樣使得兩個(gè)高精確度的電勢(shì)立即可 供用于在兩者間進(jìn)行切換。當(dāng)對(duì)于這兩個(gè)電勢(shì)都需要較大的再充電電流連同高精確度時(shí)， 這些優(yōu)點(diǎn)就是特別令人希望的。優(yōu)選的是，該第一電勢(shì)的極性與該第二電勢(shì)的極性是相反的。因此，這兩個(gè)精確的 電勢(shì)對(duì)于帶正電荷的以及帶負(fù)電荷的粒子的分析都是可以使用的。可任選的是，該第一非 零電勢(shì)與該第二非零電勢(shì)在幅值上是相等的。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度不長(zhǎng)于該第一預(yù)定義的 持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。最優(yōu)選的是，該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上等于該第二預(yù)定義 的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。以此方式，由這兩個(gè)電源所引出的平均電流是相似的。有利的是，該方法進(jìn)一步包括在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的過(guò)程中在該質(zhì)量分 析器處接收帶電粒子。優(yōu)選的是，該方法進(jìn)一步包括使用該第一電勢(shì)在該質(zhì)量分析器中產(chǎn) 生一個(gè)電場(chǎng)，以便由此而允許在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的過(guò)程中對(duì)這些帶電粒子進(jìn)行分 析。以此方式，可以使用由一個(gè)電源產(chǎn)生的精確電勢(shì)來(lái)對(duì)粒子進(jìn)行分析?？扇芜x的是，如果該質(zhì)譜儀是在該第一工作模式下工作一個(gè)預(yù)定義的次數(shù)，特別 是這樣使得在該質(zhì)量分析器中對(duì)所接收的帶電荷粒子執(zhí)行了這個(gè)預(yù)定義次數(shù)的分析，則在 該質(zhì)譜儀未首先在該第二工作模式下工作的情況下，不再使該質(zhì)譜儀在該第一工作模式下 工作。優(yōu)選的是，該預(yù)定義的次數(shù)是100或20或10。更優(yōu)選的是，該預(yù)定義的次數(shù)是3或 2。最優(yōu)選的是，該預(yù)定義的次數(shù)是1。以此方式，這兩個(gè)電源的穩(wěn)定性被維持在一個(gè)基本相 等的水平上。應(yīng)當(dāng)指出，典型地是只有該切換過(guò)程自身產(chǎn)生力電流的流動(dòng)，并且一旦跨過(guò)該 質(zhì)量分析器的電勢(shì)是恒定的，就沒(méi)有電流流過(guò)這些電源。該預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度由此與一個(gè)單 個(gè)的質(zhì)量分析周期的持續(xù)時(shí)間是相關(guān)的。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是基于用來(lái)執(zhí)行接收帶電粒子并且 產(chǎn)生該電場(chǎng)以便允許對(duì)這些帶電粒子進(jìn)行分析的這些步驟所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)度。以此方式， 該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度取決于一次分析所要求的時(shí)間長(zhǎng)度。優(yōu)選的是，該第二預(yù) 定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度不長(zhǎng)于該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。有益的是，該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是獨(dú)立于在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間 的過(guò)程中在該質(zhì)量分析器處所接收的這些帶電粒子的極性。該預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度優(yōu)選地是不大于該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度與該第二預(yù) 定義的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度之和。有利的是，本方法進(jìn)一步包括產(chǎn)生一個(gè)與所述第一電勢(shì)極性相同的第三電勢(shì)。于是，第一工作模式可以包括在一個(gè)第一時(shí)間段的過(guò)程中將該第一電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析 器上，但是不將該第三電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，該第一時(shí)間段至少是該第一預(yù)定義的 持續(xù)時(shí)間的一部分。優(yōu)選的是，該第一工作模式還包括在一個(gè)第二時(shí)間段的過(guò)程中將該第 一電勢(shì)連接到質(zhì)量分析器上并且將該第三電勢(shì)連接到質(zhì)量分析器上，該第二時(shí)間段是該第 一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的一部分。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，該第二時(shí)間段在該第一時(shí)間段之 前，并且一個(gè)電源在該第一時(shí)間段的過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)生該第三電勢(shì)。同樣有利的是，一個(gè)電源 在該第二工作模式的過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)生該第三電勢(shì)。該第三電勢(shì)優(yōu)選地通過(guò)一個(gè)第三電源產(chǎn)生，雖然可替代地，該第一電源也可以產(chǎn) 生該第三電勢(shì)。如果可能的話，該第一電源的穩(wěn)定性和精確度是大于該第三電源的。由此 有利地降低了流過(guò)該第一電勢(shì)的電流。此外，該第三電勢(shì)的幅值優(yōu)選地是大于該第一電勢(shì) 的幅值。這有利地降低了不想要的寄生振蕩(被稱為“鳴振”)，因?yàn)樵诠?yīng)當(dāng)?shù)谝浑妱?shì)時(shí) 的電壓階躍是相對(duì)較小的。同樣有利的是，本方法可以進(jìn)一步包括產(chǎn)生與該第二電勢(shì)極性相同的一個(gè)第四電 勢(shì)。于是，該第二工作模式可以包括在一個(gè)第三時(shí)間段的過(guò)程中，將該第二電勢(shì)連接到該 質(zhì)量分析器上，但是未將該第四電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，該第三時(shí)間段是該第二預(yù)定 義的持續(xù)時(shí)間的一部分。優(yōu)選的是，該第二工作模式還包括在一個(gè)第四時(shí)間段的過(guò)程中， 將該第二電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上并且將該第四電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，該第四時(shí) 間段是該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的一部分。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，該第四時(shí)間段在該第 三時(shí)間段之前，并且一個(gè)電源在該第三時(shí)間段的過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)生該第四電勢(shì)。該第三時(shí)間 段和第四時(shí)間段優(yōu)選地跟隨在該第一時(shí)間段和第二時(shí)間段之后，這樣使得該第一預(yù)定義的 持續(xù)時(shí)間在該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間之前。同樣有利的是，一個(gè)電源在該第一工作模式 (該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間)的過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)生該第四電勢(shì)。該第四電勢(shì)優(yōu)選地是由一個(gè) 第四電源產(chǎn)生的，雖然可替代地，該第二電源也可以產(chǎn)生該第四電勢(shì)。如果可能的話，該第 二電源的穩(wěn)定性和精確度是大于該第四電源的。此外，該第四電勢(shì)的幅值優(yōu)選地是大于該 第二電勢(shì)的幅值。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，將該質(zhì)譜儀安排為在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間中(包括 該第一時(shí)間段和第二時(shí)間段)在該第一工作模式下工作，并且在該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間 中(包括該第三時(shí)間段和第四時(shí)間段)在第二工作模式下工作。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，該質(zhì)量分析器代表一個(gè)實(shí)質(zhì)上無(wú)功性負(fù)載，因此其阻抗 主要是在數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)中“虛數(shù)的”。在這類情況下，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，只有將該電源連接到該負(fù)載上 時(shí)，才有明顯的電流流動(dòng)。因此，為了保持供電的穩(wěn)定性，所希望的是將該電源定期地連接 到一個(gè)阻抗匹配的負(fù)載上并且然后從其上斷開(kāi)連接。優(yōu)選的是，該質(zhì)量分析器代表一個(gè)實(shí) 質(zhì)上電容性負(fù)載，并且更優(yōu)選的是，該質(zhì)量分析器屬于一種軌道阱的類型。可替代地，該質(zhì) 量分析器屬于一臺(tái)飛行時(shí)間的類型，并且可任選地該質(zhì)量分析器包括一個(gè)靜電阱?？扇芜x 的是，該質(zhì)量分析器代表一個(gè)實(shí)質(zhì)上電感性負(fù)載。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明存在于一種質(zhì)譜儀中，該質(zhì)譜儀包括一個(gè)質(zhì)量分析器； 一個(gè)第一電源，它被安排用于產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)；一個(gè)第二電源，它被安排用于產(chǎn)生一個(gè)第 二電勢(shì)；一個(gè)開(kāi)關(guān)，它具有一個(gè)第一工作模式以及一個(gè)第二工作模式，在該第一工作模式中 將該開(kāi)關(guān)安排為將該第一電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上并且將該第二電勢(shì)與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接，并且在該第二工作模式中將該開(kāi)關(guān)安排為將該第二電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上 并且將該第一電勢(shì)與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接；以及一個(gè)控制器，該控制器被安排為將該開(kāi) 關(guān)配置為在其第一工作模式下持續(xù)一個(gè)第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間，并且將該開(kāi)關(guān)配置為在其 第二工作模式下持續(xù)一個(gè)第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間，將該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間和第二預(yù)定 義的持續(xù)時(shí)間的選擇為使得在一個(gè)預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度之內(nèi)，該第一工作模式和該第二工作模式 被執(zhí)行至少一次。將該第二電源安排為在該開(kāi)關(guān)被安排在其第一工作模式時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生所述 第二電勢(shì)，并且將該第一電源安排為在該開(kāi)關(guān)被安排在其第二工作模式時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生所述第 一電勢(shì)。在本發(fā)明的又另一個(gè)方面中，在此提供了一種將電勢(shì)提供給質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器 的方法，該方法包括從一個(gè)第一電源產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)；從一個(gè)第二電源產(chǎn)生一個(gè)第二 電勢(shì)；從一個(gè)第一工作模式(其中該第一電勢(shì)被連接到該質(zhì)量分析器上)切換到一個(gè)第二 工作模式(其中該第一電勢(shì)未被連接到該質(zhì)量分析器上)，但是該第一電源繼續(xù)產(chǎn)生所述 第一電勢(shì)；以及從一個(gè)第三工作模式(其中該第二電勢(shì)被連接到一個(gè)假負(fù)載上)切換到一 個(gè)第四工作模式(其中該第二電勢(shì)未被連接到該假負(fù)載上)，但是該第二電源繼續(xù)產(chǎn)生所 述第二電勢(shì)。從所述第一工作模式切換到所述第二工作模式的步驟、以及從所述第三工作 模式切換到所述第四工作模式的步驟在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度的過(guò)程中各自至少發(fā)生一次。該預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度可以按以上關(guān)于本發(fā)明的其他方面的說(shuō)明來(lái)建立。優(yōu)選的是， 該質(zhì)量分析器具有一個(gè)特性阻抗，并且該假負(fù)載具有該質(zhì)量分析器的特性阻抗。在一個(gè)實(shí)施方案中，該第一電勢(shì)具有與該第二電勢(shì)相反的極性。于是，本方法可任 選地進(jìn)一步包括在該第二工作模式的過(guò)程中從該第三工作模式或該第四工作模式切換到 一個(gè)第五工作模式，其中該第二電勢(shì)被連接到該質(zhì)量分析器上。在一些實(shí)施方案中，本方法進(jìn)一步包括從該第一工作模式或該第二工作模式切換 到一個(gè)第六工作模式，其中該第一電勢(shì)被連接到一個(gè)第二假負(fù)載上。當(dāng)該第三工作模式和 該第六工作模式不在同一時(shí)間發(fā)生時(shí)，該第二假負(fù)載可任選地是與該第一假負(fù)載一樣。優(yōu)選的是，本方法進(jìn)一步包括從一個(gè)第三電源產(chǎn)生一個(gè)第三電勢(shì)；以及從一個(gè) 第七工作模式(其中該第三電勢(shì)被連接到質(zhì)量分析器上)切換到一個(gè)第八工作模式(其中 該第三電勢(shì)未被連接到質(zhì)量分析器上)。有利的是，該第三電勢(shì)具有與該第一電勢(shì)相同的極 性，并且該第七工作模式是與在使用該第一工作模式的同時(shí)使用的。更優(yōu)選的是，本方法進(jìn)一步包括從該第七工作模式或該第八工作模式切換到一個(gè) 第九工作模式，其中該第三電勢(shì)被連接到一個(gè)第三假負(fù)載上。當(dāng)該第九工作模式和該第六 工作模式不同時(shí)發(fā)生時(shí)，該第三假負(fù)載可任選地與該第二假負(fù)載是一樣的。當(dāng)該第九工作 模式和該第三工作模式不同時(shí)發(fā)生時(shí)，該第三假負(fù)載可任選地與該第一假負(fù)載是一樣的。優(yōu)選的是，本方法進(jìn)一步包括從一個(gè)第四電源產(chǎn)生一個(gè)第四電勢(shì)；以及從一個(gè) 第十工作模式(其中該第四電勢(shì)被連接到該質(zhì)量分析器上)切換到一個(gè)第十一工作模式 (其中該第四電勢(shì)未被連接到該質(zhì)量分析器上)。有利的是，該第四電勢(shì)具有與該第二電勢(shì) 相同的極性并且在使用該第五工作模式的同時(shí)使用該第十工作模式。更優(yōu)選的是，本方法進(jìn)一步包括從該第十工作模式或該第十一工作模式切換到一 個(gè)第十二工作模式，其中該第四電勢(shì)被連接到一個(gè)第四假負(fù)載上。當(dāng)該第十二工作模式和 該第三工作模式不同時(shí)發(fā)生時(shí)，該第三假負(fù)載可任選地與該第一假負(fù)載是一樣的。當(dāng)該第十二工作模式和該第六工作模式不同時(shí)發(fā)生時(shí)，該第三假負(fù)載可任選地與該第二假負(fù)載是 一樣的。在一個(gè)相關(guān)的方面中，在此提供了一個(gè)質(zhì)譜儀，該質(zhì)譜儀包括一個(gè)質(zhì)量分析器； 一個(gè)第一電源，它被安排用于產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)；一個(gè)第二電源，它被安排用于產(chǎn)生一個(gè)第 二電勢(shì)；一個(gè)假負(fù)載；一個(gè)第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)具有一個(gè)第一工作模式(其中該第一電勢(shì) 被連接到該質(zhì)量分析器上)以及一個(gè)第二工作模式(其中該第一電勢(shì)未被連接到該質(zhì)量分 析器上)；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)，該第二開(kāi)關(guān)具有一個(gè)第三工作模式(其中該第二電勢(shì)被連接到該 假負(fù)載上)以及一個(gè)第四工作模式(其中該第二電勢(shì)未被連接到該假負(fù)載上)；以及一個(gè) 控制器，該控制器被安排為當(dāng)該第一開(kāi)關(guān)在其第二模式下工作時(shí)控制該第一電源以便繼續(xù) 產(chǎn)生所述第一電勢(shì)，并且當(dāng)該第二開(kāi)關(guān)在其第四方式下工作時(shí)控制該第二電源以便繼續(xù)產(chǎn) 生所述第二電勢(shì)；并且其中該控制器進(jìn)一步被安排為在一個(gè)預(yù)定義時(shí)間段中控制所述第一 開(kāi)關(guān)以便從所述第一工作模式到所述第二工作模式切換至少一次，并且在該預(yù)定義的時(shí)間 段的過(guò)程中控制所述第二開(kāi)關(guān)以便從所述第三工作模式到所述第四工作模式切換至少一 次。有利的是，該假負(fù)載包括一個(gè)電阻器?？扇芜x的是，該假負(fù)載包括一個(gè)電阻器，該 電阻器與一個(gè)電容器、以及一個(gè)電感之一或二者并聯(lián)。在此進(jìn)一步提供一種質(zhì)譜儀，該質(zhì)譜儀包括一個(gè)質(zhì)量分析器；一個(gè)第一電源，該 第一電源被安排用于產(chǎn)生一個(gè)非零幅值V1的以及一個(gè)第一極性的第一電勢(shì)；一個(gè)第二電 源，該第二電源被安排用于產(chǎn)生一個(gè)非零幅值V2的以及一個(gè)第二的、相反極性的一個(gè)第二 電勢(shì)；以及一個(gè)控制器，該控制器被安排用于將該第一電勢(shì)提供給該質(zhì)量分析器，并且將提 供給該質(zhì)量分析器的電勢(shì)直接地在(處于一個(gè)第一工作模式中的)所述非零幅值V1的第 一電勢(shì)與(處于一個(gè)第二工作模式中的)所述非零幅值V2的第二電勢(shì)之間進(jìn)行切換。在此還構(gòu)想了一種在質(zhì)量分析器電源的第一模式與第二模式之間進(jìn)行切換的方 法，該方法包括在一個(gè)第一工作模式中，將由一個(gè)第一電源產(chǎn)生的一個(gè)第一電勢(shì)連接到該 質(zhì)量分析器上，同時(shí)一個(gè)第二電源產(chǎn)生一個(gè)第二電勢(shì)但是該第二電源是與該質(zhì)量分析器斷 開(kāi)連接的；在一個(gè)第二工作模式中，將由一個(gè)第二電源產(chǎn)生的第二電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析 器上，同時(shí)該第一電源產(chǎn)生該第一電勢(shì)但是該第一電源是與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接的；以 及從該第一工作模式切換到該第二工作模式，這樣使得在任何時(shí)間僅將該第一電勢(shì)或該第 二電勢(shì)之一連接到該質(zhì)量分析器上。優(yōu)選的是，該第一電勢(shì)的極性是與該第二電勢(shì)的極性是相反的。因此，這兩個(gè)精確 的電勢(shì)可以用于帶正電荷的和負(fù)電荷的粒子二者的分析。在此額外地構(gòu)思了一種將電勢(shì)提供給質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器的方法，該方法包括 產(chǎn)生一個(gè)非零幅值V1的和一個(gè)第一極性的一個(gè)第一電勢(shì)；產(chǎn)生一個(gè)非零幅值V2的和一個(gè)第 二的、相反極性的一個(gè)第二電勢(shì)；將該第一電勢(shì)提供給該質(zhì)量分析器，并且將提供給該質(zhì)量 分析器的電勢(shì)直接地在(處于一個(gè)第一工作模式中的)所述非零幅值V1的第一電勢(shì)與(處 于一個(gè)第二工作模式中的)所述非零幅值V2的第二電勢(shì)之間進(jìn)行切換。通過(guò)產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的分離的電勢(shì)并且在它們之間進(jìn)行直接切換，這樣使得該 質(zhì)量分析器未被連接到任何其他電勢(shì)上、或者未被允許處于從一個(gè)電勢(shì)連接到另一個(gè)電勢(shì) 之間在一個(gè)不確定的電勢(shì)上持續(xù)任何明顯的時(shí)間長(zhǎng)度，在質(zhì)量分析器中在利用一個(gè)精確的電勢(shì)前就無(wú)需等待電源預(yù)熱。可任選的是，該非零幅值V1與該非零幅值V2是相等的。這些方面的一種組合也是可能的。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明可以通過(guò)多種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些方式之一將僅通過(guò)舉例的方式并參 見(jiàn)附圖予以說(shuō)明，在附圖中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)譜儀的一個(gè)示意性簡(jiǎn)圖；圖2示出了圖1的實(shí)施方案的一個(gè)更詳細(xì)的示意性示圖；圖3示出了用于圖2的實(shí)施方案的一種控制器；圖4示出了用在圖3的控制器中的示例性信號(hào)；圖5示出了用在圖2的實(shí)施方案之一示意性的切換安排；圖6示出了用在圖5的示意性切換安排中的示例性信號(hào)；圖7示出了來(lái)自圖5的示意性切換安排之一可替代的輸出信號(hào)；并且圖8示出了本發(fā)明的一個(gè)可替代的實(shí)施方案。優(yōu)詵實(shí)施方案的具體說(shuō)明現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，在此示出了 一個(gè)質(zhì)譜儀的示意性簡(jiǎn)圖，該質(zhì)譜儀包括一個(gè)第一電源 10、一個(gè)第二電源20、一個(gè)由控制器40控制的開(kāi)關(guān)30，以及一個(gè)質(zhì)量分析器50。該第一電 源的作用是產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)15，并且該第二電源的作用是產(chǎn)生一個(gè)第二電勢(shì)25。第一電源10和第二電源20連續(xù)地工作。第一電勢(shì)15具有一個(gè)相對(duì)接地電勢(shì)的負(fù) 極性，并且第二電勢(shì)25具有一個(gè)相對(duì)接地電勢(shì)的正極性?？梢詫⒃摰谝浑妱?shì)用于質(zhì)量分析 器50中的正離子分析，并且可以將該第二電勢(shì)用于在質(zhì)量分析器50中的負(fù)離子分析。控 制器40確保了在一個(gè)預(yù)定義的時(shí)間段內(nèi)第一電勢(shì)15和第二電勢(shì)25均被至少一次連接到 質(zhì)量分析器50上。普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，為了展示本發(fā)明的這些關(guān)鍵特征，圖1在某種程度上被 簡(jiǎn)化。在圖2中，在此示出了圖1的實(shí)施方案的一個(gè)更詳細(xì)的示意圖。例如，普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)使用一臺(tái)軌道阱(TM)類型的質(zhì)量分析器100時(shí)，要求不止一個(gè)電勢(shì)?？梢詫?一個(gè)粗調(diào)電勢(shì)用以產(chǎn)生用于離子捕獲的一個(gè)電場(chǎng)，同時(shí)將一個(gè)精確的電勢(shì)用以提供用于離 子測(cè)量的一個(gè)穩(wěn)定的電場(chǎng)。第一粗調(diào)電源60提供一個(gè)負(fù)粗調(diào)電勢(shì)61，并且第二粗調(diào)電源70提供一個(gè)正粗調(diào) 電勢(shì)71。第一精確電源65提供一個(gè)負(fù)精確電勢(shì)66，并且第二精確電源75提供一個(gè)正精確 電勢(shì)76。所提供的電勢(shì)是由這些電源中的每一個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)的?？刂破?5控制著高壓(HV)開(kāi)關(guān)80、81、82和83。將負(fù)粗調(diào)電勢(shì)61提供給第一 HV開(kāi)關(guān)80，并且控制器45提供了第一切換信號(hào)46以控制這個(gè)開(kāi)關(guān)。將負(fù)精確電勢(shì)66提 供給第二 HV開(kāi)關(guān)81，并且控制器45提供了第二切換信號(hào)47以控制這個(gè)開(kāi)關(guān)。將正粗調(diào)電勢(shì)71提供給第三HV開(kāi)關(guān)82，并且控制器45提供用來(lái)控制這個(gè)開(kāi)關(guān)的 第三切換信號(hào)48。將正精確電勢(shì)76提供給第四HV開(kāi)關(guān)83，并且控制器45提供了用來(lái)控 制這個(gè)開(kāi)關(guān)的第四切換信號(hào)49。將來(lái)自第二 HV開(kāi)關(guān)81和第四HV開(kāi)關(guān)83的輸出連接在一起并且作為輸出90提 供給質(zhì)量分析器100。第一切換信號(hào)46和第二切換信號(hào)47不能與第三切換信號(hào)48和第四切換信號(hào)49在同一時(shí)間提供。換言之，輸出90在任何一個(gè)時(shí)刻只能是一個(gè)正電勢(shì)或一個(gè) 負(fù)電勢(shì)。在本優(yōu)選實(shí)施方案中，負(fù)精確電勢(shì)66是_5kV，并且正精確電勢(shì)76是+5kV。這 兩個(gè)電勢(shì)的穩(wěn)定性是高的(典型地+/_2ppm)。負(fù)粗調(diào)電勢(shì)66和正粗調(diào)電勢(shì)76在幅值上 比各自的精確電勢(shì)低大約800-1800V。這些粗調(diào)電勢(shì)的穩(wěn)定性比精確電勢(shì)低很多(例如， +/-20-30ppm)。將這四個(gè)電源獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)，這改善了多個(gè)輸出的穩(wěn)定性，并且特別是改 善了這些粗調(diào)電源與這些精確電源的分離。這允許第一粗調(diào)電源60或第二粗調(diào)電源70在整個(gè)電壓范圍的80 %上供給高得多 的電荷，用于對(duì)該質(zhì)量分析器負(fù)載電容進(jìn)行再充電(大約50到IOOpF,包括導(dǎo)線加上相關(guān)聯(lián) 的晶體管的電容)。然后，負(fù)精確電源65或正精確電源75僅剩余一小部分的電壓范圍用于 再充電。在控制器45的設(shè)計(jì)中可以更好地理解該質(zhì)譜儀的工作方法。在圖3中，在此示出 了一個(gè)控制器，該控制器具有用于控制輸出90的三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)極性信號(hào)101指示輸 出90的極性，一個(gè)粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102指示了輸出90應(yīng)當(dāng)包括該粗調(diào)電源的輸出，并 且一個(gè)精確供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)103指示輸出90應(yīng)當(dāng)包括該精確電源的輸出。門極110接收極性信號(hào)101和粗調(diào)觸發(fā)信號(hào)102，并且產(chǎn)生一個(gè)粗調(diào)供應(yīng)器控制信 號(hào)111。門極120接收極性信號(hào)101和精確觸發(fā)信號(hào)103，并且產(chǎn)生一個(gè)精確供應(yīng)器控制信 號(hào) 121。在此提供了兩個(gè)上升沿檢測(cè)器131，它們檢測(cè)從一個(gè)低邏輯電平變化到一個(gè)高邏 輯電平的輸入。一個(gè)上升沿檢測(cè)器131接收粗調(diào)供應(yīng)器控制信號(hào)111，并且另一個(gè)上升沿檢 測(cè)器131接收精確供應(yīng)器控制信號(hào)121。還提供了兩個(gè)下降沿檢測(cè)器132，它們檢測(cè)從一個(gè)高邏輯電平變化到一個(gè)低邏輯 電平的輸入。一個(gè)下降沿檢測(cè)器132接收粗調(diào)供應(yīng)器控制信號(hào)111，并且另一個(gè)下降沿檢測(cè) 器132接收精確供應(yīng)器控制信號(hào)121。將每個(gè)上升沿檢測(cè)器131和下降沿檢測(cè)器132的輸出提供給一個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體管輸 出級(jí)133。將該晶體管輸出級(jí)133的這些輸出提供給多個(gè)隔離器134，在這種情況下這些隔 離器是變壓器。將這些隔離器134的輸出各自提供給一個(gè)對(duì)應(yīng)的電荷積聚器135。這些提 供了第一切換信號(hào)46、第二切換信號(hào)47、第三切換信號(hào)48和第四切換信號(hào)49?？刂破?5的工作可以通過(guò)參照在正常工作的過(guò)程中該控制器中產(chǎn)生的這些信號(hào) 而獲得更好的理解。轉(zhuǎn)至圖4，它示出了用在控制器45中的多個(gè)示例性信號(hào)。圖4被一分為二。在圖4的左手邊，極性信號(hào)101是低的，指示負(fù)極性。最初通過(guò) 該負(fù)精確電源的電勢(shì)來(lái)提供輸出90。粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102最初從一個(gè)低邏輯電平變化 到一個(gè)高邏輯電平，這在粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)111中引起一個(gè)正脈沖。這導(dǎo)致輸出90從該 精確的負(fù)供應(yīng)器的電勢(shì)向該粗調(diào)正電勢(shì)的電平增長(zhǎng)，該粗調(diào)負(fù)電源被切換為斷開(kāi)。輸出90 在一個(gè)短的時(shí)間段141內(nèi)接近一個(gè)恒定的電壓，并且可以在時(shí)間段141的一部分中停留在 該電壓上。在相對(duì)于粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102的一個(gè)10-10000微秒的延遲之后，精確供應(yīng) 器觸發(fā)信號(hào)103從低變到高。這在精確供應(yīng)器控制信號(hào)121中導(dǎo)致一個(gè)正脈沖，并且致使 輸出90的電平增長(zhǎng)到該正精確供應(yīng)器電勢(shì)的電平，該正粗調(diào)電源仍然處于連接狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，該粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102從一個(gè)高邏輯電平轉(zhuǎn)變到一個(gè)低邏輯電平。這在該粗調(diào)供應(yīng)器控制信號(hào)111中引起一個(gè)負(fù)脈沖并且致使輸出90的電平減少 了該負(fù)粗調(diào)電源的電勢(shì)、該正精確電源和該正粗調(diào)電源都被切換斷開(kāi)。經(jīng)過(guò)另一個(gè)延遲后， 精確供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)103從一個(gè)高邏輯電平轉(zhuǎn)變到一個(gè)低邏輯電平。這在該精確供應(yīng)器控 制信號(hào)121中引起一個(gè)負(fù)脈沖，并且致使該輸出90的電平減少到該負(fù)精確電源的電平，該 粗調(diào)的負(fù)的電源仍然處于連接狀態(tài)。在圖4的右手邊，極性信號(hào)101是高的，指示正極性。最初通過(guò)該正精確電源的電 勢(shì)來(lái)提供輸出90。粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102最初從一個(gè)低邏輯電平變化到一個(gè)高邏輯電 平，這在粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)111中引起一個(gè)負(fù)脈沖。這導(dǎo)致輸出90向該粗調(diào)的負(fù)電勢(shì)的 電平降低。輸出90在一個(gè)短時(shí)間段151內(nèi)接近一個(gè)恒定的電壓，并且可以在時(shí)間段151的 一部分中停留在該電壓上。在相對(duì)于粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102的一個(gè)10至10000微秒的 延遲之后，精確供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)103從低變化到高。這在精確供應(yīng)器控制信號(hào)121中引起 一個(gè)負(fù)脈沖，并且致使輸出90的電平減少到該精確的負(fù)供應(yīng)器電勢(shì)的電平，該粗調(diào)的負(fù)電 源仍然處于連接狀態(tài)。經(jīng)過(guò)再一個(gè)遲延后，粗調(diào)供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)102從一個(gè)高邏輯電平轉(zhuǎn)變到一個(gè)低邏 輯電平。這在粗調(diào)供應(yīng)器控制信號(hào)111中引起一個(gè)正脈沖，并且致使該輸出90的電平增長(zhǎng) 到該粗調(diào)的正電源的電勢(shì)的電平，該精確的負(fù)電源和該粗調(diào)的負(fù)電源都被切換為斷開(kāi)。最 終，精確供應(yīng)器觸發(fā)信號(hào)103從一個(gè)高邏輯電平轉(zhuǎn)變到一個(gè)低邏輯電平。這在精確供應(yīng)器 控制信號(hào)121引起一個(gè)正脈沖，并且致使該輸出90的電平增長(zhǎng)到該精確的正的電源的電 勢(shì)，該粗調(diào)的正的電源仍然處于連接狀態(tài)。如在圖4中可見(jiàn)，只存在兩個(gè)類型的斜坡。第一個(gè)是“向下的斜坡”，它可以用于在 時(shí)間130處負(fù)離子的注入，隨后是在時(shí)間140處負(fù)離子的檢測(cè)。另一個(gè)是“向上的斜坡”，在 它之后可以在時(shí)間150處進(jìn)行正離子的注入并且在時(shí)間160處進(jìn)行正離子的測(cè)量。如從圖4中可以觀察到的，這些粗調(diào)電源提供了發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)所要求的大多數(shù)電壓 差，因此保護(hù)該快速切換和更精確的供應(yīng)器免受不必要的負(fù)載。轉(zhuǎn)至圖5，在此示出了 一個(gè)示意性的切換安排。在此指示了與圖2和3中的完全相 同的那些部件，使用了相同的參考符號(hào)。這個(gè)示圖示出了處于一個(gè)“空閑”狀態(tài)的系統(tǒng)(所 有這些開(kāi)關(guān)都被設(shè)定在一個(gè)“打開(kāi)”位置)。當(dāng)這些粗調(diào)觸發(fā)信號(hào)之一被設(shè)定到一個(gè)高邏輯 電平時(shí)，該系統(tǒng)從正的分支切換到負(fù)的分支或反之亦然，取決于該極性信號(hào)的狀態(tài)。當(dāng)這些 精確觸發(fā)信號(hào)之一被設(shè)定到一個(gè)高邏輯電平，通過(guò)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)將該對(duì)應(yīng)的精確電勢(shì)增 加。一個(gè)電阻器91和電容92充當(dāng)一個(gè)低通濾波器，并且控制輸出90處的電壓斜坡。在一個(gè)電勢(shì)與一個(gè)相反的電勢(shì)之間轉(zhuǎn)變時(shí)，這些斜坡的梯度由電阻器171和電阻 器181控制，它們對(duì)應(yīng)地處于提供粗調(diào)正電源輸出76和粗調(diào)負(fù)電源輸出66的線路中。二 極管170和二極管180防止了由于對(duì)應(yīng)的精確電源而引起的寄生反向電流穿過(guò)粗調(diào)電源輸 出，該電流可能會(huì)損害這些粗調(diào)電源。結(jié)果是，當(dāng)與對(duì)應(yīng)極性的精確電源并聯(lián)時(shí)，每個(gè)粗調(diào) 電源不提供一個(gè)噪聲源。其原因在于二極管170和二極管180通過(guò)它們的反向偏壓提供 保護(hù)；其不穩(wěn)定的影響由電阻器171和181來(lái)緩沖；并且對(duì)這些精確電源的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)， 并且這將補(bǔ)償任何剩余的影響。事實(shí)上，這些粗調(diào)電源實(shí)際上并不是噪聲源、而是與這些精 確電源相比較少有效地受到調(diào)節(jié)。在該優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式中，圖5所示的安排以下列方式工作在第一步，第三切換信號(hào)48導(dǎo)致第三HV開(kāi)關(guān)82關(guān)閉。所有其他三個(gè)開(kāi)關(guān)都保留為打開(kāi)，這樣使得輸出90向粗 調(diào)的正電勢(shì)71增長(zhǎng)。在第二步，第三切換信號(hào)48和第四切換信號(hào)49導(dǎo)致第三HV開(kāi)關(guān)82和第四HV開(kāi) 關(guān)83被關(guān)閉。其他兩個(gè)開(kāi)關(guān)都被打開(kāi)，這樣使得輸出90向該精確的正電勢(shì)76增長(zhǎng)。在第 三步，第一切換信號(hào)46導(dǎo)致第一 HV開(kāi)關(guān)80被關(guān)閉。所有其他開(kāi)關(guān)都被打開(kāi)，這樣使得輸 出90向該粗調(diào)的負(fù)電勢(shì)61減少。在第四步，第一切換信號(hào)46和第二切換信號(hào)47導(dǎo)致第一 HV開(kāi)關(guān)80和第二 HV開(kāi) 關(guān)81關(guān)閉。其他兩個(gè)開(kāi)關(guān)都被打開(kāi)，這樣使得輸出90向該負(fù)精確電勢(shì)66增長(zhǎng)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖6，在此示出了用于圖5的示意性開(kāi)關(guān)安排的多個(gè)示例性信號(hào)。這些信 號(hào)通過(guò)如圖5中對(duì)應(yīng)的信號(hào)相同的參考符號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。當(dāng)使用這些信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生了輸出信號(hào) 90’。這種信號(hào)安排可以獲取更高的電壓精確度和更快的切換。雖然在圖3中示出的實(shí)施方案使用了兩個(gè)控制信號(hào)(粗調(diào)供應(yīng)器控制信號(hào)111和 精確供應(yīng)器控制信號(hào)121)，其中上升沿和下降沿是觸發(fā)事件，但圖5的實(shí)施方案使用了四 個(gè)控制線路(第一切換信號(hào)46、第二切換信號(hào)47、第三切換信號(hào)48、第四切換信號(hào)49)。使 用額外的控制信號(hào)增加了系統(tǒng)工作的的靈活性并且允許更快的上升時(shí)間。本發(fā)明可以用于 多種應(yīng)用。這些應(yīng)用可以包括對(duì)一臺(tái)質(zhì)量分析器中的電極(包括倍增極)或柵極提供一 個(gè)電勢(shì)；對(duì)一臺(tái)軌道阱(TM)類型的質(zhì)量分析器的中心電極供應(yīng)電壓；對(duì)一臺(tái)軌道阱(TM) 類型的質(zhì)量分析器的其他電極(例如偏轉(zhuǎn)器、曲線離子阱、離子門)供應(yīng)電壓；對(duì)靜電質(zhì)量 分析器、飛行時(shí)間(TOF)質(zhì)量分析器(包括多反射或多折射類型的)中的多個(gè)電極供應(yīng)電 壓；對(duì)一個(gè)Bradbury Nielsen門提供電壓；對(duì)一個(gè)偏轉(zhuǎn)器提供電壓；供應(yīng)電壓用作一個(gè)檢 測(cè)器的偏移；為TOF儀器中的引出電極(包括柵極)供應(yīng)電壓；以及對(duì)單個(gè)或多個(gè)反射TOF 儀器中的多個(gè)可切換的反射鏡或扇區(qū)供應(yīng)電壓。該實(shí)施方案因此基于以下方法來(lái)工作。這些電源按照在圖4或圖6中所示的一種 循環(huán)類型，被循環(huán)地連接到一臺(tái)軌道阱(TM)質(zhì)量分析器100的中心電極上。在處于時(shí)間130 的斜坡或處于時(shí)間150的斜坡的過(guò)程中(取決于電荷狀態(tài))，將這些離子注入質(zhì)量分析器 100中。在不同時(shí)間到達(dá)的不同質(zhì)量的粒子因此被捕獲在質(zhì)量分析器100的中心電極周圍 的多個(gè)穩(wěn)定軌道中。這在 Hardman, M. & Makarov, A. A. Jnterfacing the Orbitrap Mass Analyzer to an Electrospray Ion Source ;Anal. Chem.，2003，75，1699-1705 中有更為詳 細(xì)的解釋。以此方式，這些精確的和粗調(diào)的電源組合還用于控制在該軌道阱(TM)質(zhì)量分析 器100中注射和捕獲離子的目的。通過(guò)電阻器91和電容92與質(zhì)量分析器100的電阻性的、 電容性的和電感性的負(fù)載和導(dǎo)線組合使用，對(duì)該電壓上升的斜坡進(jìn)行控制。雖然此處已經(jīng)說(shuō)明了一個(gè)具體的實(shí)施方案，普通技術(shù)人員也可以考慮不同的變更 和替換。例如，普通技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，在圖5中所示的這些開(kāi)關(guān)可以是繼電器、晶 體管或固態(tài)開(kāi)關(guān)。普通技術(shù)人員還將理解，可能令人希望的是為該質(zhì)量分析器提供處于多個(gè)極性的 其他高電壓，這些電壓不要求高的精確度和/或具有比該電場(chǎng)(例如透鏡和脈沖器)所要 求的明顯更低的幅值。這些可以使用傳統(tǒng)方法而配備有切換的極性，或者可以應(yīng)用以上說(shuō) 明的技術(shù)。普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在圖5的工作中，在第二步驟之后，該系統(tǒng)可以返回該“空閑”狀態(tài)。這可以用于幫助避免兩個(gè)相反極性的電源被同時(shí)連接到該負(fù)載上的可能性。 因此該“空閑”狀態(tài)可以保護(hù)這些電源免受相反極性的反向電流的損害。此外，該系統(tǒng)可以 在該第四步驟之后返回該“空閑”狀態(tài)，并且隨后可以再次開(kāi)始第一步驟。普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，在該“空閑”狀態(tài)中，首先將已經(jīng)與該或這些電源斷開(kāi)連接的電極的電勢(shì)保持在相 同的電勢(shì)，并且然后將衰減到一個(gè)未定義的狀態(tài)。因此，正常的是不希望在該“空閑”狀態(tài) 中保持過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間。在以上說(shuō)明的運(yùn)行方式的一種可替代的方法中，在圖5中所示類型的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被 連接到一臺(tái)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的一個(gè)脈沖器電極上，例如一個(gè)將離子注射到飛行路徑上的 垂直加速器之一電極。該電源輸出周期與在圖4或圖6中所示的相似。在恒定電壓周期 141(或恒定電壓周期161)的過(guò)程中，將離子(例如)注射進(jìn)入垂直加速器(或一個(gè)注射器 阱)?？商娲兀趫D5所示的一個(gè)實(shí)施方案中，可以將這些控制信號(hào)的定時(shí)調(diào)整為包括一 個(gè)“保持”時(shí)間，其中這些離子在保持該對(duì)應(yīng)的粗調(diào)電源供應(yīng)器的過(guò)程中被注入、并且然后 對(duì)應(yīng)地由這些斜坡130或150加脈沖到飛行路徑上。取決于條件，可以在接地處或附近引入另一個(gè)“休止”點(diǎn)，通過(guò)將該電極在此時(shí)直 接地接地，或通過(guò)使用一個(gè)提供虛擬接地的額外的電源。于是，在該彈出脈沖之前將這些離 子注入該脈沖器(垂直加速器、線性離子阱或非線性阱)中?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖7，在此示出了來(lái)自圖5的示意性開(kāi)關(guān)安排的一個(gè)可替代的輸出信號(hào)。 這個(gè)輸出信號(hào)允許又一個(gè)休止點(diǎn)，在該點(diǎn)供應(yīng)給該質(zhì)譜儀電極的電壓是穩(wěn)定的。所示信號(hào) 的第一半涉及到只使用兩個(gè)電源的情況。與之相反，第二半涉及到使用四個(gè)電源，其結(jié)果是 在輸出信號(hào)之一特征性的“槽口”或“凹陷”。隨后該單級(jí)或雙級(jí)脈沖將把離子引入到具有精確定義的能量的檢測(cè)軌線上。相同 的原理可以用于一個(gè)在將離子注入一臺(tái)飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的過(guò)程中的“能量提升”。相似地，本發(fā)明可以應(yīng)用于一臺(tái)飛行時(shí)間(TOF)質(zhì)量分析器的其他多個(gè)部件，如 一個(gè)離子反射鏡的這些電極或一臺(tái)反射器、多反射或多轉(zhuǎn)動(dòng)TOF裝置的偏轉(zhuǎn)器，因此允許 在正與負(fù)離子方式之間進(jìn)行更快的轉(zhuǎn)換。雖然本發(fā)明的這些優(yōu)選的實(shí)施方案經(jīng)常性地將每個(gè)電源連接到該質(zhì)量分析器上， 普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，一個(gè)具有與該質(zhì)量分析器的阻抗相匹配的阻抗的負(fù)載可以被用作 一個(gè)替代品。這被稱為一個(gè)假負(fù)載。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)該質(zhì)量分析器的阻抗進(jìn)行模仿以便制造一 個(gè)假負(fù)載是相當(dāng)困難的。具體的說(shuō)，生產(chǎn)的容差允許該特征性的阻抗在質(zhì)量分析器之間是 不同的。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，模仿一臺(tái)軌道阱(TM)類型的質(zhì)量分析器的阻抗已被發(fā)現(xiàn)用于表 示一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。結(jié)果是，使用一個(gè)假負(fù)載不是一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。然而，普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，也許能使用一個(gè)假負(fù)載，而不是將一個(gè)不被要求給該質(zhì)量分析器提供電勢(shì)的一個(gè)電源 連接到該質(zhì)量分析器上?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖8，在此示出了根據(jù)這一概念的本發(fā)明的一個(gè)替代的實(shí)施方案。該替代 的實(shí)施方案與圖5相似，并且在示出了相同特征的地方使用了完全相同的參考符號(hào)。高壓 (HV)開(kāi)關(guān)190、191、192和193可以將四個(gè)電源的輸出(電勢(shì)61、71、66和67)連接到輸出 90上或者連接到一個(gè)假負(fù)載上。在這個(gè)實(shí)施方案中，為每個(gè)電源提供了一個(gè)單獨(dú)的假負(fù)載。額外的開(kāi)關(guān)201、211、221和231被提供用于控制與每個(gè)對(duì)應(yīng)的假負(fù)載電阻器202、212、222和232的連接。將一 個(gè)對(duì)應(yīng)的電容203、213、223和233提供為與每個(gè)假負(fù)載電阻器202、212、222和232相并聯(lián)。將HV開(kāi)關(guān)190、191、192和193的“空閑”狀態(tài)0連接到一個(gè)對(duì)應(yīng)的假負(fù)載電阻器 202、212、222和232上。額外的開(kāi)關(guān)201、211、221和231是可任選的。這些假負(fù)載電阻器 202,212,222和232可以是(由質(zhì)量分析器50或軌道阱(TM)質(zhì)量分析器100所提供的) 真實(shí)負(fù)載的任何模型，包括該真實(shí)負(fù)載的一個(gè)復(fù)制品，如不與一臺(tái)軌道阱(TM)質(zhì)量分析器 的精確要求相匹配的生產(chǎn)模型?？商娲氖?，可以使用多個(gè)電阻、電容和電感的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。同樣，在此不必為每個(gè)電源提供一個(gè)假負(fù)載?？梢允褂酶俚募儇?fù)載，這取決于實(shí) 際的需求和成本。例如，可以僅使用一個(gè)假負(fù)載、或每個(gè)極性一個(gè)假負(fù)載、或可以僅將這些 精確的電源連接到假負(fù)載上。在一個(gè)可替代的工作模式中，可以將這些精確電源循環(huán)地連 接到該質(zhì)量分析器上，并且將這些粗調(diào)電源連接到這個(gè)假負(fù)載或這些假負(fù)載上。
權(quán)利要求
1.一種在質(zhì)量分析器的電源的第一模式與第二模式之間進(jìn)行切換的方法，該方法包括在一個(gè)第一工作模式中，將由一個(gè)第一電源產(chǎn)生的一個(gè)第一非零電勢(shì)連接到該質(zhì)量分 析器上，同時(shí)一個(gè)第二電源產(chǎn)生一個(gè)第二非零電勢(shì)但將該第二電源與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連 接；在一個(gè)第二工作模式中，將由該第二電源產(chǎn)生的第二非零電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器 上，同時(shí)該第一電源產(chǎn)生該第一電勢(shì)但將該第一電源與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接；在該第一工作模式中工作一個(gè)第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間；并且在該第二工作模式中工作一個(gè)第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間；其中，將該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間和第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間選擇為使得在任何時(shí)間僅 將該第一電勢(shì)和該第二電勢(shì)之一連接到該質(zhì)量分析器上，并且使得在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度 之內(nèi)講該第一工作模式和第二工作模式中的這些工作步驟執(zhí)行至少一次。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一電勢(shì)的極性與該第二電勢(shì)的極性是相反的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一非零電勢(shì)在幅值上與所述第二非零電勢(shì)是 相等的。
4.如以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是不長(zhǎng) 于該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。
5.如以上任何一項(xiàng)利要求所述的方法，其中該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是實(shí)質(zhì)上 等于該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。
6.如以上任何一項(xiàng)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的過(guò)程中，在該質(zhì)量分析器處接收帶電粒子。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括使用該第一電勢(shì)在該質(zhì)量分析器中產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，以便由此允許在該第一預(yù)定義的持 續(xù)時(shí)間的過(guò)程中對(duì)這些接收的帶電粒子進(jìn)行分析。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是基于用來(lái)執(zhí)行接 收帶電粒子以及產(chǎn)生該電場(chǎng)以便允許對(duì)這些帶電粒子進(jìn)行分析的這些步驟所花費(fèi)的時(shí)間 長(zhǎng)度。
9.如權(quán)利要求6至8中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度是 獨(dú)立于在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的過(guò)程中在該質(zhì)量分析器處所接收的這些帶電粒子的 極性。
10.如以上任何一項(xiàng)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生與所述第一電勢(shì)極性相同的一個(gè)第三電勢(shì)；并且其中，在所述第一工作模式中，在一個(gè)第一時(shí)間段的過(guò)程中將該第一電勢(shì)連接到該質(zhì) 量分析器上但不將該第三電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，該第一時(shí)間段至少是該第一預(yù)定義 的持續(xù)時(shí)間的一個(gè)子集。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中在該第一工作模式中，在一個(gè)第二時(shí)間段的過(guò)程 中將該第一電勢(shì)和該第三電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上，該第二時(shí)間段是該第一預(yù)定義的持 續(xù)時(shí)間的一個(gè)子集。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該第二時(shí)間段先于該第一時(shí)間段，并且其中一個(gè)電源在該第一時(shí)間段的過(guò)程中繼續(xù)產(chǎn)生該第三電勢(shì)。
13.如權(quán)利要求10至12中任何一項(xiàng)所述的方法，其中一個(gè)電源在該第二工作模式的過(guò) 程中繼續(xù)產(chǎn)生該第三電勢(shì)。
14.如權(quán)利要求10至13中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該第三電勢(shì)的幅值是大于該第一 電勢(shì)的幅值。
15.如權(quán)利要求10至14中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該第三電勢(shì)是由一個(gè)第三電源產(chǎn) 生的，并且其中該第一電源的精確度是大于該第三電源的精確度。
16.如以上任何一項(xiàng)利要求所述的方法，其中該質(zhì)量分析器呈現(xiàn)出一個(gè)實(shí)質(zhì)上無(wú)功的 負(fù)載。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該質(zhì)量分析器是屬于一種軌道阱類型。
18.如權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該質(zhì)量分析器屬于一種飛行時(shí)間類型。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該質(zhì)量分析器包括一個(gè)靜電阱。
20.—種質(zhì)譜儀，包括 一個(gè)質(zhì)量分析器；一個(gè)第一電源，該第一電源被安排為產(chǎn)生一個(gè)第一非零電勢(shì)； 一個(gè)第二電源，該第二電源被安排為產(chǎn)生一個(gè)第二非零電勢(shì)；以及 一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)具有一個(gè)第一工作模式以及一個(gè)第二工作模式，在該第一工作模式 中該開(kāi)關(guān)被安排為將該第一電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器上并且將該第二電勢(shì)與該質(zhì)量分析 器斷開(kāi)連接，并且在該第二工作模式中該開(kāi)關(guān)被安排為將該第二電勢(shì)連接到該質(zhì)量分析器 上并且使該第一電勢(shì)與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接，這樣使得在任何時(shí)間僅將該第一電勢(shì)或該 第二電勢(shì)之一連接到該質(zhì)量分析器上；以及一個(gè)控制器，該控制器被安排為將該開(kāi)關(guān)配置到其第一工作模式持續(xù)一個(gè)第一預(yù)定義 的持續(xù)時(shí)間，并且將該開(kāi)關(guān)配置到其第二工作模式持續(xù)一個(gè)第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間，將該 第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間和第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間選擇為使得在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)將 該第一工作模式和該第二工作模式執(zhí)行至少一次；并且其中，將該第二電源安排為當(dāng)按該開(kāi)關(guān)被安排在其第一工作模式中時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生所述第 二電勢(shì)，并且其中該第一電源被安排為當(dāng)該開(kāi)關(guān)被安排為在其第二工作模式中時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生 所述第一電勢(shì)。
21.如權(quán)利要求20所述的質(zhì)譜儀，其中該控制器被進(jìn)一步安排為控制該質(zhì)量分析器以 便在該第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間的過(guò)程中接受帶電粒子。
22.一種將電勢(shì)提供給質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器的方法，該方法包括 從一個(gè)第一電源產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)；從一個(gè)第二電源產(chǎn)生一個(gè)第二電勢(shì)；從一個(gè)第一工作模式切換到一個(gè)第二工作模式，在該第一工作模式中該第一電勢(shì)被連 接到該質(zhì)量分析器上，而在該第二工作模式中該第一電勢(shì)未被連接到該質(zhì)量分析器上，但 是該第一電源繼續(xù)產(chǎn)生所述第一電勢(shì)；并且從一個(gè)第三工作模式切換到一個(gè)第四工作模式，在該第三工作模式中該第二電勢(shì)被連 接到一個(gè)假負(fù)載上，而在該第四工作模式中該第二電勢(shì)未被連接到該假負(fù)載上，但是該第二電源繼續(xù)產(chǎn)生所述第二電勢(shì)；并且其中，從所述第一工作模式切換到所述第二工作模式的所述步驟、以及從所述第三工 作模式切換到所述第四工作模式的所述步驟在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度的過(guò)程中各自至少發(fā)生一次。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該質(zhì)量分析器具有一個(gè)特性阻抗，并且該假負(fù)載 具有該質(zhì)量分析器的特性阻抗。
24.一種質(zhì)譜儀，包括 一個(gè)質(zhì)量分析器；一個(gè)第一電源，該第一電源被安排為產(chǎn)生一個(gè)第一電勢(shì)； 一個(gè)第二電源，該第二電源被安排為產(chǎn)生一個(gè)第二電勢(shì)； 一個(gè)假負(fù)載；一個(gè)第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)具有一個(gè)第一工作模式以及一個(gè)第二工作模式，在該第一 工作模式中該第一電勢(shì)被連接到該質(zhì)量分析器上，并且在該第二工作模式中該第一電勢(shì)未 被連接到該質(zhì)量分析器上；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)，該第二開(kāi)關(guān)具有一個(gè)第三工作模式以及一個(gè)第四工作模式，在該第三 工作模式中該第二電勢(shì)被連接到該假負(fù)載上，并且在該第四工作模式中該第二電勢(shì)未被連 接到該假負(fù)載上；以及一個(gè)控制器，該控制器被安排為在該第一開(kāi)關(guān)以其第二模式工作時(shí)控制該第一電源繼 續(xù)產(chǎn)生所述第一電勢(shì)，并且在該第二開(kāi)關(guān)以其第四方式工作時(shí)控制該第二電源繼續(xù)產(chǎn)生所 述第二電勢(shì)；并且其中，該控制器進(jìn)一步被安排為控制所述第一開(kāi)關(guān)在一個(gè)預(yù)定義的時(shí)間段的過(guò)程中從 所述第一工作模式到所述第二工作模式切換至少一次，并且控制所述第二開(kāi)關(guān)在該預(yù)定義 的時(shí)間段的過(guò)程中從所述第三工作模式至所述第四工作模式切換至少一次。
全文摘要
在此提供了一種在質(zhì)量分析器電源的兩個(gè)模式之間進(jìn)行切換的方法。在一個(gè)第一工作模式中工作一個(gè)第一預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間，連接到該質(zhì)量分析器上的一個(gè)第一電源產(chǎn)生了一個(gè)第一非零電勢(shì)，同時(shí)與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接的一個(gè)第二電源產(chǎn)生了一個(gè)第二非零電勢(shì)。在一個(gè)第二工作模式中工作一個(gè)第二預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間，該第二電勢(shì)被連接到該質(zhì)量分析器上，同時(shí)與該質(zhì)量分析器斷開(kāi)連接的第一電源產(chǎn)生了該第一電勢(shì)。這些預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間被選擇為使得在任何時(shí)間僅將該第一電勢(shì)和該第二電勢(shì)之一連接到該質(zhì)量分析器上，并且使得在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度之內(nèi)該第一和第二工作模式執(zhí)行至少一次。
文檔編號(hào)H01J49/42GK102047378SQ200980120171
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者A·霍洛彌夫, A·馬卡洛夫 申請(qǐng)人:塞莫費(fèi)雪科學(xué)(不來(lái)梅)有限公司