用于質(zhì)譜分析法的離子導(dǎo)向件的制作方法
【專利摘要】本文提供用于傳輸離子導(dǎo)向件中的離子的方法及系統(tǒng)。根據(jù)
【申請人】的教示的各種方面，所述方法及系統(tǒng)可致使夾帶于進(jìn)入離子導(dǎo)向件的氣流中的離子的至少一部分從氣體射流被提取且沿氣流的一或多個(gè)路徑被引導(dǎo)向下游，其中可從所述離子導(dǎo)向件去除缺少所述離子的氣體。在一些實(shí)施例中，從氣流提取的所述離子可被引導(dǎo)到其中所述離子例如經(jīng)由RF聚焦可被聚焦的聚焦區(qū)域中以進(jìn)入后續(xù)處理階段，例如質(zhì)譜分析儀。
【專利說明】用于質(zhì)譜分析法的離子導(dǎo)向件
[0001 ] 相關(guān)申請案
[0002]本申請案主張2013年12月31日申請的第61/922,319號美國臨時(shí)申請案的優(yōu)先權(quán)，所述申請案的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文中的教示涉及用于質(zhì)譜分析法的方法及設(shè)備，且更特定來說，涉及離子導(dǎo)向件及離子輸送方法。
【背景技術(shù)】
[0004]質(zhì)譜分析法(MS)為一種用于確定具有定量應(yīng)用及定性應(yīng)用兩者的樣本物質(zhì)的元素分子的分析技術(shù)。例如，MS可用于識別未知化合物，確定分子中元素的同位素成分，及通過觀察特定化合物的碎片確定特定化合物的結(jié)構(gòu)，以及用于為樣本中的特定化合物的量定量。
[0005]在質(zhì)譜分析法中，一般使用離子源將樣本分子轉(zhuǎn)換成離子且接著通過一或多個(gè)下游質(zhì)譜分析儀進(jìn)行分離及檢測。對于大多數(shù)大氣壓離子源，離子在進(jìn)入安置在真空室中的離子導(dǎo)向件之前傳遞通過入口孔。施加于離子導(dǎo)向件的射頻(RF)電壓可在離子輸送到其中安置有所述質(zhì)譜分析儀的后續(xù)低壓真空室中時(shí)提供徑向聚焦。雖然增大離子源與離子導(dǎo)向件之間的入口孔的大小可增加進(jìn)入離子導(dǎo)向件的離子的數(shù)目(其可抵消離子損耗且可能增大下游檢測的靈敏度)，但因氣流增大所致的第一級真空室中的壓力變高可由于與周圍氣體分子的沖突增加而降低離子導(dǎo)向件使離子聚焦的能力。
[0006]因此，仍需要最大化進(jìn)入離子導(dǎo)向件的離子的數(shù)目同時(shí)維持到下游分析儀的離子傳送效率以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的質(zhì)譜儀系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一個(gè)方面，
【申請人】的教示的某些實(shí)施例涉及一種離子導(dǎo)向件，其包括外殼，所述外殼包括沿中心軸線從近入口端縱向地延伸到遠(yuǎn)出口端的至少兩個(gè)對置側(cè)壁，所述近入口端經(jīng)配置以接收在通過安置于所述中心軸線上的入口孔的氣流中夾帶的多個(gè)離子;及阻擋件，其安置在所述外殼內(nèi)在近端與遠(yuǎn)端之間，所述阻擋件使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述外殼的中心軸線。根據(jù)本教示的各種方面，所述對置側(cè)壁中的每一者包括多個(gè)電極，將RF及DC電勢施加到所述多個(gè)電極以便產(chǎn)生用于使所述所夾帶離子偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離接近所述阻擋件的所述外殼的中心軸線的電場;及至少一個(gè)電極，將RF電勢施加到所述至少一個(gè)電極用于將所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)離子聚焦朝向遠(yuǎn)離所述阻擋件的中心軸線。在一些方面中，所述遠(yuǎn)出口端可經(jīng)配置以將經(jīng)聚焦的離子傳輸通過出口孔到下游質(zhì)譜分析儀。
[0008]所述對置側(cè)壁可具有各種配置。舉例來說，在一個(gè)方面中，所述對置側(cè)壁中的至少一者界定窗口，氣流可通過所述窗口離開所述外殼。舉例來說，所述阻擋件(例如，安置于所述中心軸線上)可經(jīng)配置以使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)到界定于所述對置側(cè)壁中的每一者中的窗口。
[0009]在各種方面中，所述外殼可進(jìn)一步由安置于所述對置側(cè)壁之間的對置壁電極界定。舉例來說，所述對置壁電極可沿所述對置側(cè)壁的長度的至少一部分延伸。在一些方面中，所述對置壁電極可耦合到用于將RF信號施加到所述對置壁電極的電源。在一個(gè)方面中，所述對置壁電極相對于所述中心軸線偏移使得其在所述氣流之外。另外，在一些方面中，所述對置壁電極之間的距離可沿其長度的至少一部分變化。舉例來說，所述對置壁電極的內(nèi)表面可不與沿著沿所述中心軸線的其長度的至少一部分的所述中心軸線平行。
[0010]所述對置側(cè)壁的所述多個(gè)電極可具有各種配置。舉例來說，所述多個(gè)電極可包括多個(gè)多邊形導(dǎo)電表面。舉例來說，所述多邊形導(dǎo)電表面中的至少一者可為大體上三角形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或五邊形，皆以非限制性實(shí)例的方式。在相關(guān)方面，所述多邊形導(dǎo)電表面中的至少一者的對置側(cè)可為非平行的。在其它相關(guān)方面中，所述多邊形導(dǎo)電表面中的至少一者的鄰近側(cè)可為非垂直的。
[0011]在各種方面，所述多個(gè)電極中的至少一者可為沿兩個(gè)軸線為非對稱的。舉例來說，所述多個(gè)電極中的至少一者可為非矩形的。
[0012]在一些方面中，所述多個(gè)電極可包括大體上平面導(dǎo)電表面。在各種方面中，所述對置側(cè)壁包括沿縱向軸線從近端延伸到遠(yuǎn)端的印刷電路板。舉例來說，所述多個(gè)電極可包括由所述印刷電路板的非導(dǎo)電部分將其與鄰近電極分離的導(dǎo)電表面。在一些方面中，至少一些所述非導(dǎo)電部分并非彼此垂直。在一個(gè)方面中，至少一些所述非導(dǎo)電部分并非平行或垂直于所述印刷電路板的縱向軸線。
[0013]在一個(gè)方面中，所述對置側(cè)壁進(jìn)一步包括多個(gè)電極，僅將RF信號施加到所述多個(gè)電極。
[0014]在一些方面中，所施加的DC電勢具有與一或多個(gè)所關(guān)注的離子相同的極性以便致使所述所關(guān)注的離子偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述中心軸線。
[0015]在一些方面中，所述多個(gè)電極可經(jīng)配置以界定大體上在所述氣流之外的最小電勢(例如，針對所關(guān)注的離子)。
[0016]在各種方面中，位于所述入口端及出口端處的電場大體上為四極或多極RF場。以實(shí)例的方式，所述離子導(dǎo)向件可包括位于所述入口端處的經(jīng)配置以產(chǎn)生多極RF聚焦場的多個(gè)桿。在一個(gè)方面中，施加到對置入口桿對的RF信號可為與彼此不同的相位。
[0017]在各種方面中，所述離子導(dǎo)向件可進(jìn)一步包括位于所述出口端處的經(jīng)配置以產(chǎn)生四極或多極RF聚焦場的多個(gè)桿。
[0018]在一些方面中，可將所述外殼維持于約I到約20托的范圍中的真空壓強(qiáng)下。
[0019]根據(jù)一個(gè)方面，
【申請人】的教示的某些實(shí)施例涉及一種用于傳輸離子的方法。根據(jù)所述方法，在外殼的入口端處接收氣流中所夾帶的多個(gè)離子，所述外殼圍繞中心軸線從所述近入口端縱向地延伸到遠(yuǎn)出口端，所述外殼包括沿所述中心軸線縱向地延伸的至少兩個(gè)對置側(cè)壁，其中所述對置側(cè)壁中的每一者具有多個(gè)電極。所述方法還可包含將RF及DC電壓施加到所述對置側(cè)壁的所述多個(gè)電極的至少一個(gè)對置對以便產(chǎn)生用于使所述所夾帶離子的至少一部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述中心軸線的在所述外殼中的電場，使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)到開口以在偏轉(zhuǎn)所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子之后離開所述外殼，以及聚焦所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子以傳輸?shù)较掠钨|(zhì)譜分析儀。
[0020]在一些方面中，所述對置側(cè)壁中的至少一者界定窗口，通過所述窗口將所述氣流的至少一部分從所述外殼去除。
[0021]在各種實(shí)施例中，所述外殼進(jìn)一步由安置于所述對置側(cè)壁之間的對置壁電極界定，其中所述對置壁電極相對于所述中心軸線偏移使得其在所述氣流之外。在一些方面中，所述離子導(dǎo)向件界定大體上沿所述對置壁電極但與所述對置壁電極分離達(dá)小距離(例如，約I到3mm)的最小電勢以便將所關(guān)注的離子吸引到所述對置壁電極。
[0022]根據(jù)一個(gè)方面，
【申請人】的教示的某些實(shí)施例涉及一種質(zhì)譜儀系統(tǒng)，其包括離子源；具有入口孔隙的近入口板，其經(jīng)配置以從所述離子源接收氣流中夾帶的多個(gè)離子;及具有出口孔隙的遠(yuǎn)出口板，其經(jīng)配置以將多個(gè)離子傳輸?shù)劫|(zhì)譜分析儀。在各種方面中，離子導(dǎo)向件可安置于所述入口板與所述出口板之間，且所述離子導(dǎo)向件可包含外殼，所述外殼包括沿中心軸線從近入口端縱向地延伸到遠(yuǎn)出口端的至少兩個(gè)對置側(cè)壁，所述近入口端經(jīng)配置以從所述入口孔隙接收所述氣流及所夾帶的離子。阻擋件安置于所述外殼內(nèi)用于使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述外殼的所述中心軸線，其中所述對置側(cè)壁包括多個(gè)對置導(dǎo)電區(qū)域，將RF及DC電壓施加到所述多個(gè)對置導(dǎo)電區(qū)域以便產(chǎn)生用于使所述所夾帶離子偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離接近所述阻擋件的所述外殼的所述中心軸線的電場;及至少一個(gè)對置導(dǎo)電區(qū)域，將RF電壓施加到所述至少一個(gè)對置導(dǎo)電區(qū)域用于將所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)離子聚焦朝向遠(yuǎn)離所述阻擋件的所述中心軸線。
[0023]本文陳述
【申請人】的教示的這些特征及其它特征。
【附圖說明】
[0024]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，下文所描述的圖式僅用于說明目的。并不希望所述圖式以任何方式限制
【申請人】的教示的范圍。
[0025]圖1以示意圖描繪包括根據(jù)
【申請人】的教示的各種實(shí)施例的一個(gè)方面的離子導(dǎo)向件的示范性質(zhì)譜儀系統(tǒng)。
[0026]圖2描繪圖1的示范性離子導(dǎo)向件的透視圖。
[0027]圖3以示意圖描繪用于圖1的離子導(dǎo)向件的示范性PCB側(cè)壁，所述PCB側(cè)壁包括根據(jù)
【申請人】的教示的各種方面布置的多個(gè)電極。
[0028]圖4示意性地描繪根據(jù)各種方面施加到離子導(dǎo)向件的示范性電勢，所述離子導(dǎo)向件包括如圖3中所展示的PCB側(cè)壁。
[0029]圖5示意性地描繪由陽離子在橫越圖1的離子導(dǎo)向件時(shí)所經(jīng)歷的示范性力，使圖4的示范性電勢施加到PCB側(cè)壁。
[0030]圖6描繪傳輸通過圖1的離子導(dǎo)向件的具有各種m/z比的離子的模擬路徑，使圖4的示范性電勢施加到PCB側(cè)壁。
[0031]圖7以示意圖描繪用于根據(jù)
【申請人】的教示的各種實(shí)施例的一個(gè)方面的離子導(dǎo)向件的另一示范性PCB側(cè)壁。
[0032]圖8示意性地描繪利用圖7中所展示的PCB側(cè)壁施加到示范性離子導(dǎo)向件的示范性電勢。
[0033]圖9示意性地描繪由陽離子在橫越圖8中所描繪的離子導(dǎo)向件時(shí)所經(jīng)歷的示范性力。
[0034]圖10描繪利用根據(jù)圖8的原型離子導(dǎo)向件的離子傳輸?shù)氖痉缎詳?shù)據(jù)。
[0035]圖11以示意圖描繪根據(jù)
【申請人】的教示的各種實(shí)施例的一個(gè)方面的用于離子導(dǎo)向件的另一示范性PCB側(cè)壁。
[0036]圖12示意性地描繪利用圖11中所展示的PCB側(cè)側(cè)壁的施加到示范性離子導(dǎo)向件的示范性電勢。
[0037]圖13示意性地描繪由陽離子在橫越圖12的離子導(dǎo)向件時(shí)所經(jīng)歷的示范性力。
【具體實(shí)施方式】
[0038]應(yīng)了解，為了清晰起見，下文論述將解釋
【申請人】的教示的實(shí)施例的各種方面，同時(shí)在方便或適當(dāng)時(shí)省略某些特定細(xì)節(jié)。舉例來說，在替代實(shí)施例中，可稍微縮減對相似或類似特征的論述。為了簡明起見，還可能未更詳盡地論述熟知理念或概念。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，
【申請人】的教示的一些實(shí)施例可能無需每個(gè)實(shí)施方案中的某些特別描述的細(xì)節(jié)，在本文陳述所述細(xì)節(jié)僅用以提供對所述實(shí)施例的透徹理解。類似地，應(yīng)顯而易見，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，所描述實(shí)施例可易于根據(jù)公知常識進(jìn)行替代或作出更改。實(shí)施例的下文詳細(xì)描述不應(yīng)被視為以任何方式限制
【申請人】的教示的范圍。
[0039]本文提供用于在離子導(dǎo)向件中傳輸離子的方法及系統(tǒng)。根據(jù)
【申請人】的教示的各種方面，所述方法及系統(tǒng)可致使進(jìn)入離子導(dǎo)向件的氣流中所夾帶的離子的至少一部分被從氣體射流提取且沿與氣流路徑分離的一或多個(gè)路徑被導(dǎo)向到下游(可將不含所述離子的氣體從離子導(dǎo)向件去除)。在一些實(shí)施例中，從氣流提取的離子可被導(dǎo)向到聚焦區(qū)域中，在所述聚焦區(qū)域中，所述離子可例如經(jīng)由RF聚焦而聚焦到進(jìn)入后續(xù)處理級(例如，質(zhì)譜分析儀)中。
[0040]現(xiàn)參考圖1，示意性說明根據(jù)
【申請人】的教示的各種方面的示范性質(zhì)譜分析系統(tǒng)100。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，質(zhì)譜分析系統(tǒng)100僅表示根據(jù)本文所描述的系統(tǒng)、裝置及方法的各種方面的一個(gè)可能的配置。如圖1中所展示，示范性質(zhì)譜分析系統(tǒng)100—般包括用于從所關(guān)注樣本產(chǎn)生離子的離子源110、離子導(dǎo)向件140及離子處理裝置(本文中一般指明為質(zhì)譜分析儀112)。
[0041]雖然僅展示質(zhì)譜分析儀112，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，質(zhì)譜分析系統(tǒng)100可包含位于離子導(dǎo)向件140下游的額外質(zhì)譜分析儀元件。因而，經(jīng)傳輸通過含有離子導(dǎo)向件140的真空室114的離子可經(jīng)輸送通過含有一或多個(gè)質(zhì)譜分析儀元件的一或多個(gè)額外壓差真空級。例如，在一些方面中，三重四極質(zhì)譜儀可包括三個(gè)壓差真空級，包含維持處于約2.3托壓強(qiáng)的第一級、維持處于約6毫托壓強(qiáng)的第二級及維持處于約10—5托壓強(qiáng)的第三級。第三真空級可含有(例如)檢測器以及兩個(gè)四極質(zhì)譜分析儀(例如，Ql及Q3)，其中碰撞室(Q2)位于其間。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，在所述系統(tǒng)中可存在數(shù)個(gè)其它離子光學(xué)元件。此實(shí)例并不意味著限制性，因?yàn)樗鶎兕I(lǐng)域的技術(shù)人員還將顯而易見，本文所描述的離子導(dǎo)向件可適用于采樣處于增壓的離子的許多質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)。這些可包含飛行時(shí)間(T0F)、離子阱、四極或其它質(zhì)譜分析儀，如所屬領(lǐng)域中已知。
[0042]此外，雖然圖1的離子源110被描繪為電噴射離子化(ESI)源，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，離子源110可實(shí)際上為所屬領(lǐng)域中已知的任何離子源，尤其包含例如連續(xù)離子源、脈沖離子源、電噴射離子化(ESI)源、大氣壓化學(xué)離子化(APCI)源、電感耦合等離子體(ICP)離子源、基質(zhì)輔助激光解吸/離子化(MALDI)離子源、輝光放電離子源、電子撞擊離子源、化學(xué)離子化源，或光致電離離子源。以非限制性實(shí)例來說明，所述樣本可另外經(jīng)受自動(dòng)或在線樣本制備，包含液相色譜分離。
[0043]如圖1中所展示，離子導(dǎo)向件140可包含在真空室114內(nèi)。在各種方面中，真空室114包含具有用于從離子源110接收離子的入口孔118的孔板116。真空室114可另外在出口透鏡122中包含出口孔隙120，由離子導(dǎo)向件140傳輸?shù)碾x子經(jīng)轉(zhuǎn)移通過出口透鏡122到容納(例如)一或多個(gè)離子處理裝置(例如，質(zhì)譜分析儀112)的下游真空室116。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，真空室114、116可被抽空到亞大氣壓，如所屬領(lǐng)域中已知。以實(shí)例的方式，機(jī)械栗124、126(例如，渦輪分子栗、旋轉(zhuǎn)栗)可用于分別將真空室114、116抽空到適當(dāng)壓力。
[0044]在各種方面中，由離子源110產(chǎn)生的離子被傳輸?shù)秸婵帐?14中且可在進(jìn)入所述真空室的氣體膨脹通過入口孔118時(shí)夾帶在超音速氣流中。此現(xiàn)象通常被稱作超音速自由射流膨脹(如(例如)在第7,256,395號及第7，259，371號美國專利中描述(所述專利中的每一者的全文特此以引用的方式并入本文中))，輔助軸向地輸送所述所夾帶離子使其通過真空室114。然而，僅依賴于徑向RF聚焦將夾帶在氣流中的離子傳輸?shù)较掠畏治鰞x的現(xiàn)有技術(shù)離子導(dǎo)向件在于更高壓強(qiáng)環(huán)境中使離子聚焦時(shí)可能面臨困難，這是歸因于所述離子與超音速氣流內(nèi)的周圍氣體分子的碰撞。因而，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)一般限制(例如)入口孔118的大小以便將真空室內(nèi)的氣流及壓強(qiáng)維持在使得所夾帶離子仍可聚焦成窄束以傳輸?shù)胶罄m(xù)室中以進(jìn)行下游處理的水平。
[0045]根據(jù)
【申請人】的本教示的各種方面中，離子導(dǎo)向件140從入口端140a延伸到出口端140b且大體上界定外殼，離子在經(jīng)由出口孔120離開真空室114之前行進(jìn)通過所述外殼。離子導(dǎo)向件140在其入口端140a處接收在流動(dòng)通過沿離子導(dǎo)向件140的縱向、中心軸線(A)的入口孔118的氣體內(nèi)夾帶的離子。舉例來說，如圖1及2中所展示，入口端140a可包括圍繞中心軸線(A)而安置的多個(gè)入口桿158以便向氣流內(nèi)的離子徑向定向的力。盡管如上文所論述，在離子導(dǎo)向件140的此區(qū)域中的氣流內(nèi)的離子與分子的碰撞可防止離子被聚焦到相干離子束中，施加到入口桿158的RF信號可足以產(chǎn)生將離子維持于大體上沿中心軸線的四極RF場以防止離子在進(jìn)入時(shí)抵著離子導(dǎo)向件140的壁而損耗。
[0046]在橫越離子導(dǎo)向件140的入口桿158之后，離子(及氣流)進(jìn)入大體上由多個(gè)導(dǎo)電元件定界的外殼的一部分，可將電勢施加到所述多個(gè)導(dǎo)電元件以將離子的至少一部分從氣流提取(例如分離)。舉例來說，在各種方面中，離子導(dǎo)向件140可經(jīng)配置以將進(jìn)入離子導(dǎo)向件140的離子移位到氣流之外及/或遠(yuǎn)離中心軸線(A)。以實(shí)例的方式，離子在其傳輸通過離子導(dǎo)向件140的平均徑向位置可從中心軸線(A)偏移。如圖1及2中所展示，外殼可由沿中心軸線(A)的對置側(cè)延伸的兩個(gè)大體上平面的側(cè)壁142(出于清晰的目的，僅描繪“左”對置側(cè)壁142a)及在至少部分地沿離子導(dǎo)向件140的長度的對置側(cè)壁142a、b之間延伸的頂部及底部對置電極144a、b(以下簡稱“壁電極144”)來定界。
[0047]在所描繪的示范性實(shí)施例中，舉例來說，對置平面?zhèn)缺?42可包括印刷電路板(PCB)，其各自界定由非導(dǎo)電部分145分離的多個(gè)大體上平面的電極143。如以下詳細(xì)論述，可將RF及/或DC電壓施加到對置側(cè)壁142的各種導(dǎo)電部分及壁電極144以控制通過離子導(dǎo)向件140的離子移動(dòng)(例如，相對于中心軸線(A)的離子移動(dòng))。此外，對置側(cè)壁142的各種電極143的配置(例如，形狀/大小/位置)(及施加到各種電極143的電勢)可根據(jù)本教示而選擇以控制在離子在最初由氣流賦予離子的軸向動(dòng)量的影響下橫越離子導(dǎo)向件140時(shí)所述離子的徑向偏離。
[0048]應(yīng)了解，應(yīng)用于側(cè)壁142的術(shù)語“左”及“右”以及應(yīng)用于壁電極144的“頂”及“底”僅用以表明離子導(dǎo)向件140及其操作的各種部分，而不應(yīng)被解釋為限制根據(jù)本教示的離子導(dǎo)向件的特定配置。以實(shí)例的方式，應(yīng)了解，大體上平面的側(cè)壁142a、b可替代地安置于離子導(dǎo)向件140的中心軸線(A)的上方及下方，同時(shí)對置壁電極144位于中心軸線的左側(cè)及右側(cè)。此夕卜，應(yīng)了解，盡管壁電極144據(jù)稱在對置側(cè)壁142a、b之間延伸，但沒有必要使側(cè)壁及電極彼此耦合(例如密封)。實(shí)際上，由側(cè)壁及電極定界的外殼可包括體積，離子的軌跡一般約束于所述體積內(nèi)。
[0049]此外，盡管由大體上平面的側(cè)壁142a、b及對置壁電極144定界的空間可與由入口桿158界定的空間軸向?qū)?zhǔn)，但由平面?zhèn)缺?42a、b及對置壁電極144界定的空間的最大高度(SP，圖1及2中的對置壁電極144之間的距離)可大于對應(yīng)對置入口桿158之間的距離。如由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在進(jìn)入入口孔118之后，經(jīng)歷自由射流膨脹的氣體旋即將減慢且經(jīng)再壓縮以形成通常被稱作馬赫盤(Mach disk)的事物。在再壓縮之后，氣流的徑向邊界一般通過桶形激波結(jié)構(gòu)界定。根據(jù)本教示的各種方面，對置入口電極158之間的距離(且實(shí)際上為平面?zhèn)缺?42a、b之間的距離)可經(jīng)配置以大體上容納此桶形激波結(jié)構(gòu)的徑向邊界，同時(shí)外殼的“高度”(即，對置壁電極144之間的距離)提供針對離子的以將其移出桶形激波結(jié)構(gòu)的額外空間且在當(dāng)氣流及離子橫越離子導(dǎo)向件140時(shí)施加到離子導(dǎo)向件140的各種部分的電勢的影響下朝向壁電極144中的一或多者。
[0050]向下游繼續(xù)(圖1中左到右)，離子導(dǎo)向件140還包括阻擋件152，其用于在離子的至少一部分(例如，離子的至少一大部分，80%)已被從氣流提取出之后使氣流從離子導(dǎo)向件140偏轉(zhuǎn)出。阻擋件152可具有用于偏轉(zhuǎn)氣流的各種配置，但如圖1及2的示范性離子導(dǎo)向件140中所展示，其包括安置于中心軸線(A)上的至少一個(gè)上游平面表面152a，使得氣流與表面152a碰撞且被引導(dǎo)朝向外殼的預(yù)定部分。舉例來說，表面152a可相對于氣流的主要軸線而被調(diào)整角度使得從表面152a偏轉(zhuǎn)的氣體大體上被引導(dǎo)出離子導(dǎo)向件140(例如，經(jīng)由形成于對置平面?zhèn)缺?42及壁電極144中的至少一者中的出口窗148)。如圖2中最佳所見，舉例來說，阻擋件152可包括從中心軸線(A)上的頂點(diǎn)的下游延伸的兩個(gè)平面表面152a使得分割氣流以將其引導(dǎo)到兩個(gè)出口窗148(僅展示兩個(gè)出口窗148中的一者)。應(yīng)了解，依據(jù)本教示，夾帶于氣流內(nèi)的各種分子(例如，大及/或中性分子，未溶解于離子化室中的溶劑滴)可與阻擋件152碰撞及/或與氣流一起被引導(dǎo)出外殼，借此防止其更深入傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀系統(tǒng)100中且有助于防止對下游元件的污染。
[0051]由于氣流在阻擋件152處被引導(dǎo)出外殼，從氣流提取的離子可接著被重新聚焦(例如，朝向中心軸線(A)偏轉(zhuǎn))以在外殼的出口端140b處傳輸通過透鏡122的出口孔隙120。通過從外殼去除氣流的至少一部分，圍繞阻擋件152偏轉(zhuǎn)的離子可更容易地聚焦(例如，經(jīng)由RF四極)，此歸因于離子與氣流的周圍氣體分子碰撞的可能的減少。舉例來說，壁電極144之間的距離可在其下游端減少以促進(jìn)離子在通過阻擋件152之后偏轉(zhuǎn)回到中心軸線(A)，如本文以其它方式論述。此外，如圖2中最佳所見，離子導(dǎo)向件140可額外地包含安置于阻擋件152的下游的出口電極178以輔助將離子重新聚焦到相干離子束中以被傳輸通過出口孔隙120且到質(zhì)譜分析儀112中。
[0052]現(xiàn)參考圖3，示意性地描繪根據(jù)本教示的各種方面的示范性PCB側(cè)壁142。如圖3中所展示，示范性PCB側(cè)壁142包括沿縱向軸線(B)從近入口端146a延伸到遠(yuǎn)出口端146b的大體上平面的表面。還如所展示，PCB側(cè)壁142界定窗口 148，氣體射流的至少一部分通過窗口148可如本文以其它方式論述而偏轉(zhuǎn)。如由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，依據(jù)本教示，每一PCB側(cè)壁142的內(nèi)表面的部分(S卩，面向室的表面，離子傳輸通過所述表面)可包括導(dǎo)電材料，可將RF及/或DC電勢施加到所述導(dǎo)電材料。以非限制性實(shí)例的方式，導(dǎo)電部分可包括銅、銀或金。根據(jù)本教不的各種方面，導(dǎo)電表面的各種部分可由非導(dǎo)電部分分離使得所述表面的導(dǎo)電部分彼此電絕緣。舉例來說，如圖3中所展示，非導(dǎo)電部分可經(jīng)配置以將PCB側(cè)壁142分成七個(gè)不同的區(qū)域，可將不同的電勢施加到所述七個(gè)不同的區(qū)域，借此形成七個(gè)大體上平面電極，但根據(jù)本教示可由PCB側(cè)壁142界定更多或更少區(qū)域。
[0053]根據(jù)本文的教示，導(dǎo)電部分或電極可具有各種配置且可布置成各種圖案用于控制通過離子導(dǎo)向件140的離子的移動(dòng)(如文本以其它方式論述)。以實(shí)例的方式，形成側(cè)壁142的電極可包括彼此具有相同或不同形狀的多個(gè)多邊形。以實(shí)例的方式，電極可為大體上三角形(例如，圖3的電極(6))、四邊形、五邊形(例如，電極(1))、六邊形(例如，電極(4))、七邊形(例如，電極⑶)或甚至更多邊(例如，電極⑶)，皆以非限制性實(shí)例的方式。此外，多個(gè)電極可包含具有非平行、對置側(cè)的一或多個(gè)電極(例如，邊緣146d與非導(dǎo)電部分35不平行)，具有鄰近側(cè)的一或多個(gè)電極在非直角處(例如，在電極(I)的頂點(diǎn)處)延伸，且一或多個(gè)電極展現(xiàn)沿兩個(gè)頂點(diǎn)不對稱性(例如，電極(5))。舉例來說，如圖3中所展示，所描繪的示范性電極不為正方形或矩形。同樣地，至少一些非導(dǎo)電部分可相交于非直角處(例如，非導(dǎo)電部分14、15)及/或不平行或垂直于縱向軸線(B)。
[0054]雖然現(xiàn)將參考圖3詳細(xì)論述PCB側(cè)壁142的電極區(qū)域中的每一者，但在本發(fā)明的精神內(nèi)的是:可根據(jù)本教示修改導(dǎo)電區(qū)域的配置(例如，圖案、大小、形狀)以促使離子從氣體射流的提取、氣體射流從至少部分由PCB側(cè)壁142界定的外殼的轉(zhuǎn)向及/或離子的重新聚焦以傳輸?shù)较掠钨|(zhì)譜分析儀。如圖3中所展示，在一些方面中，PCB側(cè)壁的入□端146a可具有相對于PCB側(cè)壁142的剩余部分的減少的寬度且可經(jīng)配置以結(jié)合如上文參考圖1及2所描述的入口桿158形成用于從入口孔118接收氣體射流的上游聚焦區(qū)域。沿PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)從入口端146a延伸朝向出口端146b且可沿離子導(dǎo)向件140的中心軸線(A)而以電極(I)為中心(如圖1中所展示)。如上文所論述，相對于入口桿158之間的距離的遠(yuǎn)離入口桿158的外殼的增加的“高度”(即，圖1的壁電極144之間的距離)可提供用于使離子移出桶形激波結(jié)構(gòu)及朝向壁電極144中的至少一者的額外空間。相應(yīng)地，在入口桿158的遠(yuǎn)端處，PCB側(cè)壁可拓寬(例如，大體上垂直于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)延伸)，借此界定電極(2)及(3)的近邊緣。電極(I)因此遠(yuǎn)離PCB側(cè)壁142的入口端146a延伸且繼續(xù)遠(yuǎn)側(cè)地超越電極(2)及(3)的近邊緣，但電極(I)的寬度在電極(I)遠(yuǎn)側(cè)地延伸時(shí)線性地減少直到終止于縱向軸線(B)上。兩個(gè)非導(dǎo)電部分14、24從電極(I)與電極(2)的結(jié)延伸一一個(gè)非導(dǎo)電部分24在相對于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的向上非垂直的角處，及一個(gè)非導(dǎo)電部分14在相對于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的向下非垂直的角處。向上延伸的非導(dǎo)電部分24沿PCB側(cè)壁142的長度的大部分向上延伸，變?yōu)槠叫杏谘卮翱?148的長度的PCB側(cè)壁的縱向軸線(B)，且接著在再次變?yōu)槠叫杏谖挥赑CB側(cè)壁142的出口端146b前面的縱向軸線(B)之前迅速轉(zhuǎn)回朝向縱向軸線(B)。因此電極(2)的上邊緣及下邊緣分別由PCB側(cè)壁142的上邊緣146c及非導(dǎo)電部分24界定，且終止于由PCB側(cè)壁142的遠(yuǎn)端146b界定的遠(yuǎn)邊緣中。
[0055]同樣地，兩個(gè)非導(dǎo)電部分15、35從電極(I)與電極(3)的結(jié)延伸一一個(gè)非導(dǎo)電部分35在相對于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的向下的非垂直角處，及一個(gè)非導(dǎo)電部分15在相對于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的向上的非垂直角處。
[0056]電極(3)表示圍繞PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的電極(2)的鏡像，使得電極(3)的上邊緣及下邊緣分別由最初從電極(I)及電極(3)向下延伸的非導(dǎo)電部分35及PCB側(cè)壁142的下邊緣146d界定，且終止于由PCB側(cè)壁142的遠(yuǎn)端146b界定的遠(yuǎn)邊緣。
[0057]非導(dǎo)電部分14從電極(I)與電極(2)的結(jié)延伸以向下的非垂直角延伸到窗口148的下近端角，同時(shí)非導(dǎo)電部分15從電極(I)與電極(3)的結(jié)延伸以向上的非垂直角延伸到窗口148的上近端角。這些向下及向上延伸的非導(dǎo)電部分14、15在PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)處彼此相交，借此界定電極(I)的近端及電極(6)的近頂點(diǎn)，其沿PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)于非導(dǎo)電部分14、15之間延伸到窗口 148的近邊緣。
[0058]電極(4)從電極(I)與電極(2)的結(jié)延伸且最初由在其上邊緣上向上延伸的非導(dǎo)電部分24及在其下邊緣上向下延伸的非導(dǎo)電部分14定界，接著由從非導(dǎo)電部分14、15的相交處延伸的向上延伸的非導(dǎo)電部分15定界，且最后由窗口 148的上邊緣定界。
[0059]電極(5)表示圍繞PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)的電極(4)的鏡像，使得電極(5)從電極(I)與電極(3)的結(jié)延伸且最初由在其下邊緣上向下延伸的非導(dǎo)電部分35及在其上邊緣上向上延伸的非導(dǎo)電部分15定界，接著由從非導(dǎo)電部分14、15的相交處延伸的向下延伸的非導(dǎo)電部分14定界，且最后由窗口 148的下邊緣定界。
[0060]電極(4)及電極(5)遠(yuǎn)側(cè)地終止于非導(dǎo)電部分47、57中，其大體上相對于PCB側(cè)壁142的縱向軸線(B)垂直而分別于在電極(2)的下邊緣處的非導(dǎo)電部分24與在電極(3)的上邊緣處的非導(dǎo)電部分35之間延伸。與大體上垂直的非導(dǎo)電部分47、57—起，窗口 148的遠(yuǎn)邊緣界定Y形電極(7)的近邊緣，其向下游延伸到位于電極(2)與電極(3)之間的PCB側(cè)壁142的遠(yuǎn)端146b。
[0061 ]現(xiàn)參考圖4及5，離子導(dǎo)向件140的各種元件可具有施加到離子導(dǎo)向件140的電勢以便根據(jù)本文的教示控制通過離子導(dǎo)向件的離子的移動(dòng)。以實(shí)例的方式，入口桿158、對置PCB側(cè)壁142a、b的各種區(qū)域及/或頂部及底部對置壁電極144a、b可具有施加到其的不同電勢的圖案，以便產(chǎn)生電場，所述電場經(jīng)配置以從進(jìn)入入口孔118的氣體射流提取離子且將離子導(dǎo)向沿與氣流的路徑分離的一或多個(gè)路徑的下游。在各種方面中，缺少經(jīng)提取的離子的氣體射流可接著從離子導(dǎo)向件140去除使得經(jīng)提取的離子可接著被聚焦(經(jīng)由RF聚焦)到相干離子束中以被轉(zhuǎn)移到下游質(zhì)譜分析儀112中。
[0062]如圖4中所展示，氣體射流及在其中夾帶的離子最初進(jìn)入由頂部及底部入口桿158及由左側(cè)及右側(cè)PCB側(cè)壁142a、b所定界的區(qū)域中的離子導(dǎo)向件140的入口端140a。一或多個(gè)電源(未展示)可經(jīng)配置以將RF電勢施加到入口桿158及PCB側(cè)壁142的電極(I)以便產(chǎn)生四極RF場從而提供徑向聚焦的離子。如由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，舉例來說，通過將具有第一相位(即，相位B)的RF電勢施加到入口桿158及將具有相反相位的RF電勢(S卩，相位A，其可具有與相位B相同的量值但在出離相位B的相位180°)施加到(兩個(gè)PCB側(cè)壁142a、b(但未展示142b)的)電極(I)，入口區(qū)域中的四極RF場可有效將夾帶于氣流中的離子維持在大體上沿中心軸線以防止離子在進(jìn)入時(shí)抵著離子導(dǎo)向件140的壁而損耗。
[0063 ]也就是說，如圖5的橫截面(I)處示意性地描繪，由入口桿158及PCB側(cè)壁142a、b的電極(I)產(chǎn)生的RF場在離子進(jìn)入入口區(qū)域時(shí)提供朝向中心軸線(A)的徑向定向的力。
[0064]如圖4中所展示，電極(4)可具有與電極(I)相同的施加到電極(4)的具有相位A的RF電勢，同時(shí)在中線軸線(A)的另一側(cè)的其鏡像電極(5)可具有補(bǔ)充有DC電勢(例如，與所關(guān)注的離子具有相同極性的DC電勢，在陽離子的情況下為正)的具有相位A的RF電勢。以此方式，如圖5的橫截面(2)中所展示，電極(5)的近端延伸部分產(chǎn)生排斥DC力，其有效促使離子離開入口區(qū)域向上遠(yuǎn)離中心軸線(A)。如圖4中所展示，也可將具有相位B的RF電勢施加到頂部及底部對置壁電極144a、b(以及PCB側(cè)壁142的電極(2))，使得經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子將不撞擊上壁電極142a，而是試圖在由RF聚焦場及位于此軸向位置處的DC排斥力的疊加形成的從中心軸線(A)偏移的電勢阱中安定。(應(yīng)了解，施加到側(cè)壁142的電極(2)及電極(3)的RF信號可分別補(bǔ)充由壁電極144a、b所產(chǎn)生的場。)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)了解，當(dāng)離子歸因于由氣流賦予其的軸向速度而繼續(xù)橫越離子導(dǎo)向件140下游時(shí)，可根據(jù)本教示操縱由電極的形狀及/或配置及施加到電極的電勢所產(chǎn)生的變化場，使得在每一軸向位置處的最小電勢選擇性地促使離子的移動(dòng)。
[0065]舉例來說，當(dāng)離子被傳輸經(jīng)過電極(6)(將具有相位B的RF電勢及排斥DC電勢施加到電極(6))的近端時(shí)，離子在由電極(5)及電極(6)所產(chǎn)生的排斥DC力的影響下進(jìn)一步從中線軸線(A)驅(qū)動(dòng)，其如在橫截面3中展示為由施加到PCB側(cè)壁142的具有相位A的RF電勢所產(chǎn)生的大體上四極RF場及施加到上壁電極144a及電極(6)的具有相位B的RF電勢的疊加。因而，離子被維持遠(yuǎn)離中心軸線(A)且在氣體射流之外，其可在離子橫越離子導(dǎo)向件140時(shí)很大程度的維持其桶形激波結(jié)構(gòu)。如本文以其它方式論述，由于離子借此被從氣流提取出，氣體射流可接著(舉例來說)通過PCB側(cè)壁142a、b中的出口窗148被引導(dǎo)出離子導(dǎo)向件140。
[0066]如由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，阻擋件152也可具有施加到阻擋件152的電勢以便控制在離子被傳輸通過離子導(dǎo)向件140時(shí)所述離子的移動(dòng)。以實(shí)例的方式，阻擋件152可耦合到電源使得可將RF電勢施加到阻擋件152以使圍繞阻擋件152轉(zhuǎn)向的離子聚焦。以實(shí)例的方式，如圖5的橫截面4處所展示，可將具有相位B的RF電勢施加到阻擋件152使得離子大體上聚焦于在阻擋件152與上壁電極144a之間延伸的通道的中心中，其在此區(qū)域處大體上平行于中心軸線(A)延伸。
[0067]在受到來自氣流的其初始軸向動(dòng)量的影響下通過阻擋件152之后，離子被引導(dǎo)回朝向中心軸線(A)，此歸因于迅速轉(zhuǎn)向壁電極144a的中心軸線(A)。也就是說，施加到壁電極144a的具有相位B的RF電勢防止離子撞擊電極144a，使得在離子朝向出口端142b移動(dòng)時(shí)，離子的軌跡被向下推，如(例如)圖5的橫截面5中所展示。壁電極144b上的相同RF電勢同樣地防止離子超出中心軸線(A)偏轉(zhuǎn)過遠(yuǎn)。實(shí)際上，施加到PCB側(cè)壁142的電極(7)的具有相位A的RF電勢及施加到壁電極144a、b的具有相位B的RF電勢的組合可有效將離子聚焦到大體上在中心軸線(A)上的相干離子束中，如圖5的橫截面6中所展示。此外，如以上參考圖2指出，離子導(dǎo)向件140可額外地包含安置于阻擋件152下游的出口電極178，可將RF信號施加到電極178以便產(chǎn)生結(jié)合會聚壁電極144的聚焦四極RF場以緊密地使離子聚集用于傳輸通過出口孔隙120。
[0068]鑒于本教示應(yīng)了解，根據(jù)本教示包含電極的大小、形狀及圖案及施加到所述電極的電勢的各種參數(shù)可經(jīng)選擇以便優(yōu)化通過離子導(dǎo)向件的離子的傳輸。栗(未展示)可經(jīng)操作以抽空含有離子導(dǎo)向件140的真空室114到適當(dāng)亞大氣壓。以實(shí)例的方式，栗可經(jīng)選擇以按約3到13m3/hr的速度操作以產(chǎn)生從約I托到約20托范圍(例如，從約2到3托，約2.4托)中的的真空室內(nèi)的亞大氣壓。入口孔118可具有各種大小，舉例來說，入口孔可具有約0.5mm到約
1.5mm的直徑。離子夾帶于其中的超音速氣流可沿中心軸線(A)且在PCB側(cè)壁142與入口桿158之間進(jìn)入離子導(dǎo)向件140的入口端140a，其各自具有與中心軸線間隔約5mm的內(nèi)表面。壁電極144可具有各種大小及形狀，但在圖1中所描繪的實(shí)施例中，舉例來說，壁電極144可具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面距中心軸線的最大距離約為15mm，其中PCB側(cè)壁的內(nèi)表面維持大體上沿其總長度的與中心軸線(A)的約5mm的分離。阻擋件52(其可安置于中心軸線(A)上且具有相對于中線軸線(A)成約30度角的一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)表面152a)可具有正交于中心軸線(A)的約1mm到約15mm的寬度。在圖1中所描繪的示范性實(shí)施例中，阻擋件52可以中心軸線(A)為中心且定位在約30到10mm的范圍中(例如，距入口端140a約50mm)。由離子導(dǎo)向件140偏轉(zhuǎn)及聚焦的離子被傳輸通過出口孔隙120，其可具有約Imm到約3_的直徑。
[0069]可根據(jù)本教示選擇施加到離子導(dǎo)向件140的各種部分的RF及DC電勢以提供從氣流提取所關(guān)注的離子及其重新聚焦以傳輸?shù)较掠钨|(zhì)譜分析儀。以非限制性實(shí)例的方式，施加至IjPCB側(cè)壁的電極(5)的用于將離子從中心軸線(A)偏轉(zhuǎn)的DC電勢可在從約+IV到約+30V的范圍中，同時(shí)RF電勢可在約1 Vo—p到約150 Vo—p的范圍中以在從約500kHz到約3MHz的范圍中的頻率。
[0070]因此，如圖6中所展示，圖6描繪通過圖1的離子導(dǎo)向件140的示范性原型的具有各種m/z的離子的移動(dòng)的模擬，進(jìn)入氣流中的離子導(dǎo)向件140的離子最初沿中心軸線(A)聚焦，朝向上壁電極144a從氣流偏轉(zhuǎn)出且圍繞阻擋件152(其可經(jīng)由出口窗148使氣流轉(zhuǎn)向出外殼)，及重新聚焦阻擋件的下游以傳輸作為相干離子束。
[0071]現(xiàn)參考圖7到9，示意性地描繪另一示范性離子導(dǎo)向件740。離子導(dǎo)向件740類似于以上參考圖1到6所描述的離子導(dǎo)向件，其中其包含:入口桿758;PCB側(cè)壁742，其具有由非導(dǎo)電部分分離的多個(gè)電極區(qū)域;及壁電極744，其在PCB側(cè)壁742之間延伸。
[0072]參考圖7，示意性地描繪根據(jù)本教示的各種方面的示范性PCB側(cè)壁742 JCB側(cè)壁742的電極區(qū)域大體上類似于以上參考圖3中描繪的示范性PCB側(cè)壁142所論述的電極區(qū)域，但不同之處為:最上面的電極及最下面的電極(圖3的電極(2)及電極(3))被各自分成兩個(gè)電極，使得示范性PCB側(cè)壁742包括九個(gè)電極區(qū)域。舉例來說，如圖7中所展示，非導(dǎo)電部分47、57未結(jié)束于如圖3中的電極(2)及電極(3)的上邊緣及下邊緣處，而是相對于PCB側(cè)壁742的縱向軸線(B)而從窗口 748—直大體上垂直延伸到PCB側(cè)壁742的上邊緣742c及下邊緣742d。因而，例如可將不同電信號施加到電極(3)及電極(9)中的每一者，如下文論述。
[0073]現(xiàn)參考圖8，壁電極744與以上所描述的壁電極的不同之處還有:并非對應(yīng)于PCB側(cè)壁742的電極(2)及電極(3)的形狀，壁電極744的內(nèi)表面之間的距離保持沿其上游端大體上恒定。也就是說，鑒于壁電極144的內(nèi)表面最初與入口桿158對準(zhǔn)且在電極144a、b向下游延伸時(shí)分開(即，壁電極744與沿圖3的電極(4)的離子的行進(jìn)路徑對應(yīng)以便產(chǎn)生更強(qiáng)RF場以使從位于入口端740a與阻擋件752之間的中心軸線(A)偏轉(zhuǎn)的離子聚焦)，在圖8中所描繪的示范性實(shí)施例中，壁電極744之間的距離沿其上游端為大體上恒定的，且僅在其下游端上變化。以此方式，離子可更容易地(例如，更快地)偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離離子導(dǎo)向件740的中心軸線(A)，但離子也可經(jīng)歷較少的沿電極(4)的中心的上游聚焦，此歸因于此區(qū)域中RF場的減少的強(qiáng)度(假定與圖4的RF場具有相等RF電勢)。無論如何，如圖8及9中所展示，壁電極744之間的距離在其下游端處減少以促進(jìn)離子在通過阻擋件752之后偏轉(zhuǎn)回到中心軸線(A)，如本文另外所述。
[0074]如也在圖8及9中展示，施加到PCB側(cè)壁742的各種區(qū)域的電勢也可與以上參考圖4及5所描述的電勢不同，以便使橫越離子導(dǎo)向件740的離子經(jīng)受與離子導(dǎo)向件140中所經(jīng)歷的不同的電場。以實(shí)例的方式，當(dāng)氣體射流及在其中夾帶的離子最初進(jìn)入由頂部及底部入口桿758a、b及由PCB側(cè)壁742定界的區(qū)域中的離子導(dǎo)向件740的入口端740a時(shí)，施加到底部入口桿758b的排斥DC電勢促使離子朝向頂部桿758a(且遠(yuǎn)離中線軸線(A))，如圖8的橫截面I中所展示。雖然施加到頂部入口桿758a的RF信號可防止離子接觸頂部入口桿758a，但應(yīng)了解，離子的軌跡將立即開始從中心軸線(A)偏離。
[0075]另外，并非將僅RF信號施加到如圖4的離子導(dǎo)向件140中的電極(3)，可用DC電勢(例如，與施加到電極(5)的電勢具有相同極性及量值)補(bǔ)充離子導(dǎo)向件740的電極(3)以便產(chǎn)生額外排斥DC力有效更快地使離子偏轉(zhuǎn)離開入口桿758向上且遠(yuǎn)離中心軸線(A)。(因?yàn)镻CB側(cè)壁742的非導(dǎo)電部分57將電極(9)相對于電極(3)隔離，僅RF信號仍可被施加到電極
(9)以便產(chǎn)生在離子導(dǎo)向件740的出口端740b處的四極RF場。)此外，如上文指出，壁電極744之間的增加的距離可提供在入口端處的減少的反RF場強(qiáng)度，使得離子可通過由離子導(dǎo)向件740的電極(3)所產(chǎn)生的額外排斥DC力的更容易地從中心軸線(A)偏轉(zhuǎn)。
[0076]如圖7到9中表明，應(yīng)了解，根據(jù)本教示的離子導(dǎo)向件也可具有電極及/或信號的各種配置以便選擇性地控制離子橫越通過所述離子導(dǎo)向件的移動(dòng)。依據(jù)本教示將進(jìn)一步了解，施加到離子導(dǎo)向件740(且實(shí)際上是根據(jù)本教示的任何離子導(dǎo)向件)的各種部分的特定電勢可經(jīng)選擇以優(yōu)化離子通過所述離子導(dǎo)向件的傳輸，如以下將參考圖10進(jìn)行論述。
[0077]圖10描繪在變化施加到PCB側(cè)壁742的各種部分的DC及RF電勢的幅度的情況下，傳輸通過離子導(dǎo)向件740的所關(guān)注的離子(神經(jīng)降壓素3+)的經(jīng)檢測的強(qiáng)度的示范性數(shù)據(jù)。參考與1A，將施加到PCB側(cè)壁742的電極(3)、(5)及(6)的DC電勢設(shè)置為+50V，同時(shí)RF電勢的幅度從OVo—P升高，皆以1.42MHz的頻率。如圖1OA中所描繪，當(dāng)RF信號的幅度增加時(shí)，所關(guān)注的離子的經(jīng)檢測的強(qiáng)度增加直到約為145Vo-P，在此之后，經(jīng)檢測的強(qiáng)度下降且接著在約為170Vo—P的擊穿電壓處消失。另一方面，圖10描繪在施加到PCB側(cè)壁742的電極(3)、電極(5)及電極(6)的DC電勢從約-1OV升高到約+25V的情況下，在RF電勢的幅度維持在145Vo—P(以
1.42MHz的頻率)時(shí)所關(guān)注的離子的經(jīng)檢測的強(qiáng)度。如圖1OA中所描繪，未在負(fù)DC值處檢測到所關(guān)注的離子(即，在陽離子的情況中，離子從氣流偏轉(zhuǎn)出但與吸引電極碰撞)。然而，當(dāng)DC信號的幅度增加高達(dá)約+1V時(shí)，所關(guān)注的離子的經(jīng)檢測的強(qiáng)度增加，在此之后，經(jīng)檢測的強(qiáng)度下降(可能是由于離子導(dǎo)向件的壁上的經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子的損耗)。舉例來說，鑒于本教示應(yīng)了解，與具有較大m/z比的那些離子相比較，具有較小m/z比的離子可能一般較早地或以較大速度從中心軸線偏轉(zhuǎn)(即，離開氣流)。因而，且不束縛于任何特定理論，可能有必要限制及/或調(diào)整DC偏轉(zhuǎn)電壓以確保取決于應(yīng)用而充分捕獲較低m/z及/或較高m/z的離子?；谶@些標(biāo)繪圖，應(yīng)了解，施加到根據(jù)本教示的離子導(dǎo)向件的部分的各種信號可經(jīng)改變以便調(diào)諧離子導(dǎo)向件以用于所關(guān)注離子的最大傳輸。也就是說，用戶可選擇參數(shù)(例如施加到PCB側(cè)壁的電極的RF及DC信號)以優(yōu)化在氣體射流之外及圍繞阻擋件的所關(guān)注的離子的經(jīng)偏轉(zhuǎn)的軌跡。因而，提供到離子導(dǎo)向件740的控制信號(例如，施加到各種電極的RF及DC信號的幅度)可為可調(diào)整的以使更多離子與氣流隔離，借此潛在地提高裝置的靈敏度。
[0078]現(xiàn)參考圖11到13，示意性地描繪另一示范性離子導(dǎo)向件1140。類似于上文所描述的離子導(dǎo)向件140及740，離子導(dǎo)向件1140包含:入口桿1158;PCB側(cè)壁1142，其具有由非導(dǎo)電部分分離的多個(gè)電極區(qū)域;及壁電極1144，其在PCB側(cè)壁1142之間延伸。此外，具體參考圖11，PCB側(cè)壁1142的電極區(qū)域大體上類似于以上參考圖3中描繪的示范性PCB側(cè)壁142所論述的電極區(qū)域，但不同之處為:最上面的電極及最下面的電極(圖3的電極(2)及電極(3))被各自分成兩個(gè)電極，使得示范性PCB側(cè)壁1142包括九個(gè)電極區(qū)域。舉例來說，如圖10中所展示，非導(dǎo)電部分28(其大體上垂直于PCB側(cè)壁的上邊緣1146c與非導(dǎo)電部分24之間的PCB側(cè)壁1142的縱向軸線(B)在窗口 1148的近邊緣處延伸)界定電極(2)的遠(yuǎn)邊緣及電極(8)的近邊緣，使得可將不同電信號施加到電極(2)及電極(8)中的一者，如下文論述。類似地，非導(dǎo)電部分39(其大體上垂直于PCB側(cè)壁的下邊緣1146d與非導(dǎo)電部分35之間的PCB側(cè)壁1142的縱向軸線(B)在窗口 1148的近邊緣處延伸)界定電極(3)的遠(yuǎn)邊緣及電極(9)的近邊緣，使得也可將不同電信號施加到電極(3)及電極(9)中的一者。
[0079]現(xiàn)參考圖12及13，施加到PCB側(cè)壁1142的各種區(qū)域的電勢也可與以上所描述的電勢不同，以便使橫越離子導(dǎo)向件1140的離子經(jīng)受與離子導(dǎo)向件140及740中所經(jīng)歷的不同的電場。以實(shí)例的方式，當(dāng)氣體射流及在其中夾帶的離子最初進(jìn)入離子導(dǎo)向件1140的入口端1140a時(shí)，施加到頂部及底部入口桿1158a、b及PCB側(cè)壁1142的RF信號及排斥DC電勢可產(chǎn)生徑向定向的力以將離子沿中心軸線聚焦。(DC場的凈效應(yīng)也將在對于進(jìn)入入口端1140a更遠(yuǎn)離軸線的離子的排斥將變得更強(qiáng)時(shí)使離子聚焦)。
[0080]另外，并非將僅RF信號施加到如圖4的離子導(dǎo)向件140中的電極(2)及電極(3)，可用排斥DC電勢補(bǔ)充離子導(dǎo)向件1140的電極(2)及電極(3)。鑒于由電極(I)沿中心軸線(A)所產(chǎn)生的DC場，傳輸通過入口桿的離子被吸引朝向電極(4)或電極(5)，將僅RF信號施加到電極(4)或電極(5)(例如，取決于其相對于中線軸線(A)的位置)，如(例如)圖13的橫截面2中所展示。當(dāng)離子繼續(xù)向下游時(shí)，施加到電極(6)的DC電勢起作用以進(jìn)一步分開離子的分裂組且將這些離子沿電極(4)及電極(5)的中心聚焦。在阻擋件1152的近端的下游，DC場消失使得在每一通道中的離子經(jīng)受大體上四極RF場(例如，一方面，由施加到阻擋件152及壁電極1144a的具有相位B的RF信號產(chǎn)生(由電極(8)上的RF信號補(bǔ)充))，及另一方面，由施加到電極(4)及電極(5)的具有相位A的RF信號產(chǎn)生)，如(例如)圖13的橫截面4處所展示。
[0081]在通過阻擋件1152之后，在每一通道中的離子被引導(dǎo)回朝向中心軸線(A)(此歸因于施加到會聚壁電極的(例如，具有相位B的)RF電勢)且可由聚焦四極RF場聚焦以傳輸通過出口孔隙1120。在將氣流的至少一部分從離子導(dǎo)向件1140去除的情況下，離子導(dǎo)向件1140可使離子聚焦到相干離子束中用于下游傳輸。
[0082]雖然進(jìn)入本文所論述的離子導(dǎo)向件的離子的初始軸向速度在一些方面中可能足以在將離子從氣體射流去除之后沿離子導(dǎo)向件的長度輸送所述離子，但應(yīng)了解，可例如通過在離子導(dǎo)向件內(nèi)產(chǎn)生軸向DC場來補(bǔ)充所述離子的軸向運(yùn)動(dòng)。以實(shí)例的方式，對置壁電極1144可沿其長度根據(jù)施加到其的各種DC電壓進(jìn)行分段以便產(chǎn)生DC “梯”以在其橫越離子導(dǎo)向件1140時(shí)加速或減慢離子的軸向移動(dòng)。
[0083]本文所使用的章節(jié)標(biāo)題僅用于組織目的且不應(yīng)被解釋為限制性的。雖然結(jié)合各種實(shí)施例描述
【申請人】的教示，但不希望所述
【申請人】的教示限于此類實(shí)施例。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，所述
【申請人】的教示涵蓋各種替代、修改及等效物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離子導(dǎo)向件，其包括: 外殼，其包括沿中心軸線從近入口端縱向地延伸到遠(yuǎn)出口端的至少兩個(gè)對置側(cè)壁，所述近入口端經(jīng)配置以接收在通過安置于所述中心軸線上的入口孔的氣流中夾帶的多個(gè)離子;及 阻擋件，其安置在所述外殼內(nèi)在所述近端與遠(yuǎn)端之間，所述阻擋件使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述外殼的所述中心軸線， 其中所述對置側(cè)壁中的每一者包括多個(gè)電極，將RF及DC電壓施加到所述多個(gè)電極以便產(chǎn)生用于使所述所夾帶離子偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離接近所述阻擋件的所述外殼的所述中心軸線的電場；及至少一個(gè)電極，將RF電勢施加到所述至少一個(gè)電極用于將所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)離子聚焦朝向遠(yuǎn)離所述阻擋件的所述中心軸線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置側(cè)壁中的至少一者界定窗口，所述氣流的至少一部分可通過所述窗口離開所述外殼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述外殼進(jìn)一步由安置于所述對置側(cè)壁之間的對置壁電極界定且其中所述對置壁電極相對于所述中心軸線偏移使得其在所述氣流之外。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置壁電極之間的距離沿其長度的至少一部分變化。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置壁電極的內(nèi)表面沿著其沿所述中心軸線的長度的至少一部分不與所述中心軸線平行。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置側(cè)壁的所述多個(gè)電極包括多個(gè)多邊形導(dǎo)電表面。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置側(cè)壁包括沿縱向軸線從近端延伸到遠(yuǎn)端的印刷電路板。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子導(dǎo)向件，其中所述多個(gè)電極包括由所述印刷電路板的非導(dǎo)電部分將其與鄰近電極分離的導(dǎo)電表面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述對置側(cè)壁進(jìn)一步包括多個(gè)電極，僅將RF信號施加到所述多個(gè)電極。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中所述多個(gè)電極經(jīng)配置以界定大體上在所述氣流之外的最小電勢。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向件，其中位于所述入口端及出口端處的電場大體上為四極RF場。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離子導(dǎo)向件，其進(jìn)一步包括位于所述出口端處的經(jīng)配置以產(chǎn)生四極RF聚焦場的多個(gè)桿。13.一種傳輸離子的方法，其包括: 在外殼的入口端處接收氣流中所夾帶的多個(gè)離子，所述外殼圍繞中心軸線從所述近入口端縱向地延伸到遠(yuǎn)出口端，所述外殼包括沿所述中心軸線縱向地延伸的至少兩個(gè)對置側(cè)壁，其中所述對置側(cè)壁中的每一者具有多個(gè)電極； 將RF及DC電勢施加到所述對置側(cè)壁的所述多個(gè)電極的至少一個(gè)對置對以便產(chǎn)生用于使所述所夾帶離子的至少一部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述中心軸線的在所述外殼中的電場； 使所述氣流的至少一部分偏轉(zhuǎn)到開口以在偏轉(zhuǎn)所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子之后離開所述外殼；以及 聚焦所述經(jīng)偏轉(zhuǎn)的離子以傳輸?shù)较掠钨|(zhì)譜分析儀。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述對置側(cè)壁中的至少一者界定窗口，通過所述窗口將所述氣流的至少一部分從所述外殼去除。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述外殼進(jìn)一步由安置于所述對置側(cè)壁之間的對置壁電極界定，且其中所述對置壁電極相對于所述中心軸線偏移使得其在所述氣流之外。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述多個(gè)電極經(jīng)配置以界定大體上沿所述對置壁電極的最小電勢。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述對置壁電極之間的距離沿其長度的至少一部分變化。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述對置側(cè)壁包括印刷電路板，其各自界定由非導(dǎo)電部分分離的多個(gè)大體上平面的導(dǎo)電表面。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中至少一些所述非導(dǎo)電部分并非彼此垂直。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中至少一些所述非導(dǎo)電部分并非平行或垂直于所述印刷電路板的縱向軸線。
【文檔編號】H01J49/26GK105849857SQ201480070861
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】馬場崇
【申請人】Dh科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司