質(zhì)譜及其相關(guān)技術(shù)改進(jìn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用的離子反射器，用于在兩條不同運(yùn)動(dòng)軸之間引導(dǎo)離子流。該反射器包括一個(gè)電場(chǎng)，可使向第一個(gè)空間區(qū)聚焦的離子流被聚焦到第二個(gè)空間區(qū)，從而使第一個(gè)空間區(qū)和第二個(gè)空間區(qū)分別對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
【專利說(shuō)明】質(zhì)譜及其相關(guān)技術(shù)改進(jìn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及質(zhì)譜分析中或與之相關(guān)的改進(jìn)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及與質(zhì)譜分析 儀器結(jié)合使用的離子反射器裝置的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在本說(shuō)明書(shū)中，在提及或論述到文檔、知識(shí)條例或項(xiàng)目時(shí)，所述提及或論述并非承 認(rèn)所述文檔、知識(shí)條例或項(xiàng)目或者其任意組合在 優(yōu)先權(quán)日:已是公眾已知信息的一部分；或 者，已知是與嘗試解決與本說(shuō)明書(shū)所涉及任何問(wèn)題的努力相關(guān)。
[0003] 質(zhì)譜儀是用于測(cè)量或分析帶電粒子的質(zhì)荷比的設(shè)備，可確定含有帶電粒子的樣本 或分子的元素組成。
[0004] 有多種不同技術(shù)可用來(lái)滿足此類測(cè)量目的。質(zhì)譜分析的一種形式是采用電感耦合 等離子體（ICP)焰炬，使要測(cè)量或分析的樣本產(chǎn)生等離子場(chǎng)。在這種形式中，等離子體將樣 本汽化和電離，使樣本中的離子進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)量/分析（質(zhì)譜分析）。
[0005] 由于質(zhì)譜儀需要在真空環(huán)境下運(yùn)行，從等離子體中提取和轉(zhuǎn)移離子是讓等離子體 形成的一小部分離子穿過(guò)取樣器上尺寸約1mm的孔，然后穿過(guò)截取器上尺寸約0. 4mm的孔 (通常分別稱為取樣器和截取錐）。
[0006] 對(duì)離子束穿過(guò)質(zhì)譜分析裝置的引導(dǎo)，通常由施加了可控電壓且正確定位的電極所 產(chǎn)生的特定形狀的電場(chǎng)來(lái)控制。這種類型的裝置通常被稱為離子光學(xué)系統(tǒng)。
[0007] US6, 614, 021 (屬于Varian Australia Pty Ltd)中描述了一個(gè)眾所周知的離子光 學(xué)系統(tǒng)的典型示例。雖然US'021中所述裝置能夠勝任，但一些不足還是會(huì)限制其在某些離 子能級(jí)上的測(cè)量靈敏度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主要方面，提供的離子反射器用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn) 動(dòng)路徑，該反射器包括電場(chǎng)電感器，可通過(guò)對(duì)離子施加電場(chǎng)來(lái)反射在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的 離子，使其從所述的第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的離子反射器用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的 運(yùn)動(dòng)路徑，反射器包括一個(gè)聚焦裝置，用于將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚 焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，同時(shí)還包括一個(gè)電場(chǎng)電感器，用來(lái)對(duì)離子施加電場(chǎng)將 離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)上。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的離子反射器用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的 運(yùn)動(dòng)路徑，反射器包括一個(gè)聚焦裝置，用于將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚 焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，同時(shí)還包括一個(gè)電場(chǎng)電感器，用來(lái)對(duì)離子施加電場(chǎng)將 一個(gè)或多個(gè)入射角度的離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的離子反射器可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在 兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器包含的電場(chǎng)能夠使向第一個(gè)空間區(qū)聚焦的離子流向第 二個(gè)空間區(qū)聚焦，從而使這兩個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)上述離子的運(yùn)動(dòng)軸。
[0012] 對(duì)于本發(fā)明的上述各主要方面以及以下各方面，第一個(gè)空間區(qū)代表離子流向其聚 焦或集中的空間的第一個(gè)區(qū)（即第一個(gè)焦點(diǎn)），其目的是為了最大限度增加實(shí)際通過(guò)第一 個(gè)空間區(qū)的離子通量，并最大限度減少該區(qū)離子束的能量分布。第一個(gè)空間區(qū)通常位于入 口區(qū)或在其附近，通過(guò)該入口區(qū)可使用質(zhì)譜儀采樣或測(cè)量從相應(yīng)離子源提取的離子。
[0013] 優(yōu)選方法是，通過(guò)離子熱化設(shè)備使離子流向第一個(gè)空間區(qū)集中或聚焦，諸如離子 漏斗、離子導(dǎo)向器或任何其他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功能的設(shè)備。通過(guò)這種方 式，可使從離子源提取的離子束聚焦或集中，從而基本通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)。
[0014] 第二個(gè)空間區(qū)一般代表離子穿過(guò)空間的第一個(gè)區(qū)后，通過(guò)電場(chǎng)布置向空間的第二 個(gè)區(qū)（即第二個(gè)焦點(diǎn)）聚焦或集中。第二個(gè)空間區(qū)通常位于質(zhì)量分析器或碰撞池裝置的入 口或在其附近，它們是質(zhì)譜分析裝置整體配置的組成部分。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣布置的電 場(chǎng)確保穿過(guò)第二個(gè)空間區(qū)的離子通量集中度與通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子通量基本相同。一 方面，電場(chǎng)布置配置為，使穿過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子通量被映射到第二個(gè)空間區(qū)。換言之， 因?yàn)椴贾昧穗妶?chǎng)的形狀，所以借助電場(chǎng)反射的方式，第一個(gè)空間區(qū)的離子的集中度被映射 到第二個(gè)空間區(qū)。電場(chǎng)的形狀最好是橢球形。
[0015] 通常，第二個(gè)空間區(qū)在空間上與第一個(gè)空間區(qū)明顯不同，這兩個(gè)空間區(qū)的位置關(guān) 系取決于電場(chǎng)布置的具體配置。在一個(gè)實(shí)施例中，電場(chǎng)的布置要確保第二個(gè)空間區(qū)與第一 個(gè)空間區(qū)之間有充分的間隔，使離子在所述的第一條和第二條離子運(yùn)動(dòng)軸之間反射。
[0016] 優(yōu)選的方法是，電場(chǎng)的布置要確保能夠預(yù)先確定第二個(gè)空間區(qū)的位置，從而預(yù)先 確定離子流的方向。
[0017] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，第一條和第二條運(yùn)動(dòng)軸之間的角度可根據(jù)所需的質(zhì)譜分析裝置而改 變。例如，已知的為提高質(zhì)譜儀靈敏度的離子束反射方法是通過(guò)僅反射目標(biāo)離子，也就是將 不需要的粒子從離子束流中去除。因此，這種裝置可提高目標(biāo)離子的密度，從而不再需要通 常通過(guò)碰撞環(huán)境才能實(shí)現(xiàn)的碰撞或反應(yīng)池。此外，操縱或控制離子束的能力讓設(shè)計(jì)者在開(kāi) 發(fā)質(zhì)譜儀設(shè)備時(shí)擁有更高的靈活性，使其能夠更加緊湊并占據(jù)更少的工作臺(tái)空間。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，電場(chǎng)的布置可使離子在成90度的第一條和第二條運(yùn)動(dòng)軸之間 反射。
[0019] 電場(chǎng)布置可包含一個(gè)組件，其中含有多個(gè)可帶電的元件和一個(gè)電壓源，使其呈正 或負(fù)偏置電位。在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)第一個(gè)可帶電元件施加負(fù)偏置電位，對(duì)第二個(gè)可帶電元 件施加正偏置電位。
[0020] 電場(chǎng)布置可能包含一個(gè)電偶極場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于離子束的軸呈軸向和徑向變化。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，組件包含的第一個(gè)可帶電元件的布置確?？蓪?duì)其施加正偏置電 位或負(fù)偏置電位。該組件還可能包含第二個(gè)可帶電元件，它被施加正偏置電位或負(fù)偏置電 位。
[0022] 第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間有充分的間隔，因此能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，以預(yù)先確定 的方式反射離子束。一般來(lái)說(shuō)，離子束的預(yù)期路徑在第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間流過(guò)。
[0023] 第二個(gè)帶電元件可能包含一個(gè)具有多個(gè)可帶電構(gòu)件的組件。每個(gè)可帶電構(gòu)件都可 布置電壓源，使其能夠擁有正或負(fù)偏置電位。每個(gè)可帶電構(gòu)件的電位可能不同，但要確保第 一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間的電場(chǎng)變化方式符合所需的離子束反射的特點(diǎn)要求。一般來(lái) 說(shuō)，將對(duì)可帶電構(gòu)件施加正偏置電位。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的離子反射器可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在 兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器包含的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二 個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使第二個(gè)空間區(qū)的離子通量與第一個(gè)空間區(qū)的離子通量基本相同，從而使 第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)所述離子相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的離子反射器可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在 兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器包含的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二 個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使第二個(gè)空間區(qū)中流動(dòng)的離子流的能量分布與在第一個(gè)空間區(qū)中流動(dòng)的離 子流完全相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)所述離子相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供了與質(zhì)譜分析儀器結(jié)合使用的采樣接口，布 置的采樣接口能夠?qū)崿F(xiàn)在質(zhì)譜儀中進(jìn)行離子采樣，采樣接口能夠接收從離子源提取的一定 數(shù)量的離子，以便提供一個(gè)離子束沿第一條運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，并沿預(yù)期路徑被引導(dǎo)至為接收沿 第二條運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)的離子布置的離子檢測(cè)器，該接口還包含一個(gè)離子反射器，該反射器根 據(jù)本發(fā)明的任何上述主要方面的任何實(shí)施例，可在第一條和第二條運(yùn)動(dòng)軸之間反射離子 束。
[0027] 可布置采樣接口使其兼容下列質(zhì)譜分析儀器中的至少一種：氣壓等離子體離子 源（可使用低壓或高壓等離子體離子源）質(zhì)譜分析，諸如ICP-MS、微波等離子質(zhì)譜分析 (MP-MS)或輝光放電質(zhì)譜分析（GD-MS)或光學(xué)等離子質(zhì)譜分析（如激光感應(yīng)等離子體）、氣 相色譜質(zhì)譜分析（GC-MS)、液相色譜質(zhì)譜分析（LC-MS)和離子色譜質(zhì)譜分析（IC-MS)。此外， 其他離子源包括但不局限于電子電離（EI)、實(shí)時(shí)直接分析（DART)、解吸電噴霧（DESI)、流 動(dòng)大氣壓余輝（FAPA)、低溫等離子體（LTP)、介質(zhì)阻擋放電（DBD)、氦等離子電離源（HPIS)、 解吸大氣壓光電離（DAPPI)和大氣解吸電離（ADI)。有經(jīng)驗(yàn)的讀者可能會(huì)意識(shí)到后面的清 單并未打算詳盡列明，因?yàn)橘|(zhì)譜分析的其他開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也可能會(huì)從本發(fā)明的原理中獲益。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的質(zhì)譜儀包括根據(jù)本發(fā)明布置的上述離子反射 器的任何實(shí)施例。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀包括根據(jù)本發(fā)明布 置的上述離子反射器的任何實(shí)施例。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的氣壓離子源包括根據(jù)本發(fā)明布置的上述離子 反射器的任何實(shí)施例。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的質(zhì)譜儀包括根據(jù)本發(fā)明布置的上述采樣接口 的任何實(shí)施例。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀包括根據(jù)本發(fā)明布 置的上述采樣接口的任何實(shí)施例。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的其他主要方面，提供的氣壓離子源包括根據(jù)本發(fā)明布置的上述采樣 接口的任何實(shí)施例。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供了與質(zhì)譜分析儀器結(jié)合使用的采樣接口，該 接口包括：
[0035] -個(gè)離子聚焦設(shè)備，布置確保將從離子源提取的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)；以 及，
[0036] -個(gè)離子反射器，其產(chǎn)生的電場(chǎng)能夠?qū)⒋┻^(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間 區(qū)聚焦。
[0037] 離子反射器可能包括本發(fā)明第一個(gè)、第二個(gè)或第三個(gè)主要方面所述的任何功能。
[0038] 離子聚焦設(shè)備可能包括任何離子熱化設(shè)備，諸如離子漏斗、離子導(dǎo)向器或任何其 他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功能的設(shè)備。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的方法可改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路 徑，該方法包括的反射步驟可通過(guò)對(duì)離子施加電場(chǎng)來(lái)反射離子，使其在第一個(gè)空間區(qū)中運(yùn) 動(dòng)，從所述的第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)移至第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的方法可改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路 徑，該方法包括聚焦的步驟，將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空 間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，并對(duì)離子施加電場(chǎng)將離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)上。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的方法可改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路 徑，該方法包括聚焦的步驟，將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空 間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，并對(duì)離子施加電場(chǎng)將一個(gè)或多個(gè)入射角度的離子反射到第二個(gè)空間 區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主要方面，提供的方法可在兩個(gè)不同運(yùn)動(dòng)軸之間反射離子束 中的離子，該方法包括：
[0043] 布置的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使第二個(gè)空 間區(qū)的離子通量與第一個(gè)空間區(qū)的離子通量基本相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn) 所述離子相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
[0044] 該方法可能還包括引導(dǎo)從離子源中提取的離子流在穿過(guò)第一個(gè)空間區(qū)時(shí)聚焦或 集中的步驟?？赏ㄟ^(guò)使用任何離子熱化設(shè)備來(lái)提供此步驟，諸如離子漏斗、離子導(dǎo)向器或任 何其他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功能的設(shè)備。
[0045] 可適當(dāng)配置布置的電場(chǎng)，使第一個(gè)空間區(qū)的離子的能量分布與第二個(gè)空間區(qū)完全 相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
[0046] 電場(chǎng)布置可能包括根據(jù)本發(fā)明的上述任何方面的任何所述的實(shí)施例。
[0047] 在本發(fā)明中，"反射"一詞及其在本文中使用的變體可理解為，在其范圍內(nèi)，任何可 能包括或涉及離子在兩個(gè)不同運(yùn)動(dòng)軸之間偏轉(zhuǎn)的事件或動(dòng)作。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0048] 現(xiàn)在將僅通過(guò)示例的方式，參照一個(gè)或多個(gè)附圖進(jìn)一步解釋和說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施 例：
[0049] 圖1顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示意（平面）圖；
[0050] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，受橢球形電場(chǎng)作用，離子流反射 的兩條運(yùn)動(dòng)軸的對(duì)準(zhǔn)；
[0051] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算機(jī)模擬的一個(gè)視圖；
[0052] 圖4顯示了圖3所示計(jì)算機(jī)模擬的另一個(gè)視圖；
[0053] 圖5顯示了圖3和圖4所示計(jì)算機(jī)模擬的透視圖；
[0054] 圖6顯示了圖3和圖5所示計(jì)算機(jī)模擬的另一個(gè)透視圖；
[0055] 圖7顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0056] 圖8顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0057] 圖9顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0058] 圖10顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0059] 圖11顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0060] 圖12顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0061] 圖13顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0062] 圖14顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；
[0063] 圖15顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖；以及
[0064] 圖16顯示了采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065]為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將具體針對(duì)電感耦合質(zhì)譜分析（ICP-MS)設(shè)備描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí) 施例。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例的內(nèi)容可直接應(yīng)用到任何質(zhì)譜分析儀器，包括具有任 何碰撞環(huán)境布置的類型（包括但不限于多級(jí)碰撞或反應(yīng)池），可用于選擇性離子顆粒物破 碎、稀釋、反應(yīng)、碰撞散射、操縱以及為了修改質(zhì)譜而進(jìn)行的重新分配。因此，以下質(zhì)譜分析 設(shè)備可從本發(fā)明的原理中獲益：氣壓等離子體離子源（可使用低壓或高壓等離子體離子 源）質(zhì)譜分析，諸如ICP-MS、微波等離子質(zhì)譜分析（MP-MS)或輝光放電質(zhì)譜分析（GD-MS) 或光學(xué)等離子質(zhì)譜分析（如激光感應(yīng)等離子體）、氣相色譜質(zhì)譜分析（GC-MS)、液相色譜質(zhì) 譜分析（LC-MS)和離子色譜質(zhì)譜分析（IC-MS)。此外，其他離子源包括但不局限于電子電 離（EI)、實(shí)時(shí)直接分析（DART)、解吸電噴霧（DESI)、流動(dòng)大氣壓余輝（FAPA)、低溫等離子體 (LTP)、介質(zhì)阻擋放電（DBD)、氦等離子電離源（HPIS)、解吸大氣壓光電離（DAPPI)和大氣解 吸電離（ADI)。有經(jīng)驗(yàn)的讀者可能會(huì)意識(shí)到后面的清單并未打算詳盡列明，因?yàn)橘|(zhì)譜分析的 其他開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也可能會(huì)從本發(fā)明的原理中獲益。
[0066] 以ICP-MS設(shè)備為例做簡(jiǎn)要說(shuō)明，通常使用"Campargue"類型配置的等離子采樣接 口來(lái)生產(chǎn)離子并將其從測(cè)試樣本轉(zhuǎn)移到質(zhì)譜儀。這種配置的接口通常包括兩個(gè)電氣接地組 件：第一個(gè)組件通常被稱為取樣器（或取樣錐），將其置于等離子體附近，充當(dāng)接收等離子 體所產(chǎn)生離子的入口；第二個(gè)組件通常被稱為截取器（或截取錐），位于取樣器下游，使離 子穿過(guò)其進(jìn)入質(zhì)譜儀。截取器通常包含供離子穿過(guò)的孔。布置取樣器和截取錐之目的是讓 離子進(jìn)入（通過(guò)相應(yīng)的孔）質(zhì)譜儀運(yùn)行所需的真空環(huán)境。一般通過(guò)布置多級(jí)泵可產(chǎn)生和維 持真空，其中的第一級(jí)嘗試去除與等離子體有關(guān)的大多數(shù)氣體。一個(gè)或多個(gè)后續(xù)真空級(jí)可 用于在離子到達(dá)質(zhì)譜儀之前，進(jìn)一步凈化氣體。在大多數(shù)系統(tǒng)中具有離子光學(xué)系統(tǒng)或提取 透鏡裝置，這布置在截取器的下游，用于將離子與UV光子、高能中性粒子和任何其他可能 被從等離子體帶入儀器的固體粒子分離。
[0067] -般的ICP質(zhì)譜儀從負(fù)離子源提取離子束，該離子束沿預(yù)期路徑作為單一離子束 運(yùn)動(dòng)，并相繼穿過(guò)所有質(zhì)譜儀隔間。樣本引入系統(tǒng)為離子源供應(yīng)要進(jìn)行質(zhì)譜分析的材料。離 子源是質(zhì)譜儀設(shè)備的一部分，它將產(chǎn)生離子，然后再通過(guò)提取器或接口將離子提取到離子 光學(xué)隔間。離子可在等離子體中形成或通過(guò)其他已知方式生成，可采用的技術(shù)諸如，通過(guò)其 他粒子（電子、中性粒子、離子、光子、化學(xué)離子等）的感應(yīng)或通過(guò)場(chǎng)（電場(chǎng)和/或磁場(chǎng)）。 離子源可在多種不同壓力條件下運(yùn)行，如大氣壓或其他具有較高或較低壓力條件的環(huán)境。
[0068] 大多數(shù)質(zhì)譜儀設(shè)備包括離子光學(xué)裝置，該裝置經(jīng)過(guò)配置，會(huì)將離子聚焦并使其移 動(dòng)到離子束操縱器（如果使用）中，諸如任何已知的碰撞或反應(yīng)池。此組件的用途是通過(guò) 物理和/或化學(xué)方式修改離子束以滿足特定的光譜需要。例如，在ICP-MS場(chǎng)中，提供"干 涉"環(huán)境（包含特定氣體或通過(guò)不需要的粒子或已知在離子束中存在的粒子故意干涉的環(huán) 境）能夠改善特定種類"目標(biāo)"離子的測(cè)量效果。
[0069] 通常，使用多個(gè)依次排列的質(zhì)量分析器和不同類型的離子束操縱器將有助于質(zhì)譜 分析。四極質(zhì)量分析器部件依次運(yùn)行。將依次獲得光譜，但一次僅能測(cè)量一項(xiàng)質(zhì)荷比，因此 當(dāng)需要測(cè)量多種質(zhì)量時(shí)，可能花費(fèi)大量時(shí)間。此外，當(dāng)離子源和/或樣本引入系統(tǒng)振蕩或閃 爍時(shí)，產(chǎn)生的離子束對(duì)于后續(xù)測(cè)量不穩(wěn)定（時(shí)間），使用這種序列方法測(cè)量精確的同位素比 可能存在問(wèn)題。
[0070] 參照?qǐng)D1和圖2,顯示了依照本發(fā)明布置的離子反射器5的一個(gè)實(shí)施例，供與質(zhì)譜 儀裝置2結(jié)合使用。布置的離子反射器5用于在兩條不同運(yùn)動(dòng)軸（圖2中所示的A和B) 之間引導(dǎo)離子流。離子反射器5包括布置的電場(chǎng)，可使向第一個(gè)空間區(qū)6聚焦的離子流被 反射并聚焦到第二個(gè)空間區(qū)8,從而使第一個(gè)空間區(qū)6和第二個(gè)空間區(qū)8分別基本對(duì)準(zhǔn)第一 條運(yùn)動(dòng)軸A和第二條運(yùn)動(dòng)軸B。
[0071] 質(zhì)譜儀裝置2包括配有RF線圈15的電感耦合等離子（ICP)焰炬10。ICP焰炬10 產(chǎn)生等離子體20,用來(lái)提供一定數(shù)量的離子進(jìn)行指定樣本的質(zhì)譜分析。將通過(guò)采樣接口的 采樣錐25上的孔18 (通常尺寸為0. 8-1. 5mm)從等離子體中提取離子樣本。在采樣錐25 的下游，第一個(gè)真空腔室40(通常內(nèi)部壓力在1-10托之間）內(nèi)形成等離子膨脹射流30。然 后離子穿過(guò)截取錐38的孔35,在其下游形成另一個(gè)等離子膨脹射流45。在等離子膨脹射 流45中形成離子束50,離子束穿過(guò)提取透鏡裝置55和60。離子束50向另一個(gè)提取透鏡 65聚焦，該透鏡是包含離子反射器5的離子光學(xué)裝置的一部分。
[0072] 第一個(gè)空間區(qū)6代表離子流向其聚焦或集中的空間的第一個(gè)區(qū)（即第一個(gè)焦點(diǎn)）， 其目的是為了最大限度增加實(shí)際通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子通量，并最大限度減少該區(qū)離子 束的能量分布。第一個(gè)空間區(qū)6通常位于入口區(qū)或在其附近，通過(guò)該入口區(qū)可使用質(zhì)譜儀 采樣或測(cè)量從離子源提取的離子。
[0073] 可通過(guò)離子熱化設(shè)備，諸如離子漏斗、離子導(dǎo)向器或任何其他使用剩余壓力碰撞 冷卻或碰撞聚焦功能的設(shè)備，使離子向第一個(gè)空間區(qū)6聚焦或集中。通過(guò)這種方式，可使從 離子源提取的離子束聚焦或集中，從而使離子基本通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)。
[0074] 一般來(lái)說(shuō)，第二個(gè)空間區(qū)8代表離子穿過(guò)空間的第一個(gè)區(qū)后，通過(guò)電場(chǎng)布置向空 間的第二個(gè)區(qū)（即第二個(gè)焦點(diǎn)）聚焦或集中。第二個(gè)空間區(qū)最好位于質(zhì)量分析器或碰撞池 裝置的入口或在其附近，它們是傳統(tǒng)質(zhì)譜儀設(shè)備的常見(jiàn)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣布置產(chǎn) 生的電場(chǎng)確保穿過(guò)第二個(gè)空間區(qū)8的離子通量集中度與通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)6的基本相同。 從而使通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)6的離子通量映射到第二個(gè)空間區(qū)8。
[0075] 通常，第二個(gè)空間區(qū)8在空間上與第一個(gè)空間區(qū)6明顯不同，這兩個(gè)空間區(qū)的位置 關(guān)系取決于電場(chǎng)布置的具體配置。在一個(gè)實(shí)施例中，電場(chǎng)的布置要確保第二個(gè)空間區(qū)8與 第一個(gè)空間區(qū)6之間有充分的間隔，使離子在所述的第一條A和第二條B離子運(yùn)動(dòng)軸之間 反射（如圖2所示）。優(yōu)選的方法是，電場(chǎng)的布置要確保能夠預(yù)先確定第二個(gè)空間區(qū)8的位 置，從而預(yù)先確定離子流的方向。因而預(yù)期的焦點(diǎn)應(yīng)在配備四極預(yù)濾片105的質(zhì)量分析器 的入口（具有入口透鏡90和入口片95)或在其附近。
[0076] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，第一條A和第二條B運(yùn)動(dòng)軸之間的角度可根據(jù)所需的質(zhì)譜分析裝置 而改變。例如，已知的為提高質(zhì)譜儀靈敏度的離子束反射方法是通過(guò)僅反射目標(biāo)離子，也就 是將不需要的粒子從離子束流中去除。因此，這種裝置可提高目標(biāo)離子的密度，從而不再需 要通常通過(guò)碰撞環(huán)境才能實(shí)現(xiàn)的碰撞或反應(yīng)池。此外，操縱或控制離子束的能力讓設(shè)計(jì)者 在開(kāi)發(fā)質(zhì)譜儀設(shè)備時(shí)擁有更高的靈活性，使其能夠更加緊湊并占據(jù)更少的工作臺(tái)空間。
[0077] 電場(chǎng)布置可包含一個(gè)組件，其中含有多個(gè)可帶電的元件和一個(gè)電壓源，使其呈正 或負(fù)電位。電場(chǎng)布置可能包含一個(gè)電偶極場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于離子束的軸呈軸向和徑向變化。
[0078] 在優(yōu)選實(shí)施例中，因?yàn)椴贾昧穗妶?chǎng)的形狀，所以借助電場(chǎng)反射的方式，第一個(gè)空間 區(qū)的離子的集中度被映射到第二個(gè)空間區(qū)。電場(chǎng)的形狀最好是橢球形，如圖2所示。
[0079] 在圖1所示的實(shí)施例中，組件包含第一個(gè)可帶電元件（例如角電極70)，該元件被 施加正偏置電位或負(fù)偏置電位。該組件還可能包含第二個(gè)可帶電元件80,它被施加正偏置 電位或負(fù)偏置電位。在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)第一個(gè)可帶電兀件（角電極70)施加負(fù)偏置電位， 對(duì)第二個(gè)可帶電元件80施加正偏置電位。
[0080] 角電極70與第二個(gè)可帶電元件80之間具有足夠的間距，所以其產(chǎn)生的電場(chǎng)能夠 形成一個(gè)橢球形電偶極場(chǎng)并相應(yīng)地反射（85)離子束。一般來(lái)說(shuō)，離子束的預(yù)期路徑在角電 極70和第二個(gè)可帶電元件80之間流過(guò)。第二個(gè)可帶電元件80由中空塑料結(jié)構(gòu)75支撐。
[0081] 第二個(gè)帶電元件80可能包含一個(gè)具有多個(gè)可帶電構(gòu)件的組件。該構(gòu)件都可布置 一個(gè)電壓源，使其能夠擁有所需的正或負(fù)偏置電位。每個(gè)可帶電構(gòu)件的電位可能不同，但要 確保第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間的電場(chǎng)變化方式符合所需的離子束反射的特點(diǎn)要求。
[0082] 根據(jù)優(yōu)選形式，電場(chǎng)布置可配置提供橢球形電場(chǎng)（如圖2所示），能夠使聚焦到第 一個(gè)空間區(qū)6的離子流進(jìn)行反射并聚焦到第二個(gè)空間區(qū)8。其中，橢球形電場(chǎng)使離子流穿過(guò) 第一個(gè)空間區(qū)6流向并基本通過(guò)第二個(gè)空間區(qū)8,從而使第二個(gè)空間區(qū)8的離子通量與第一 個(gè)空間區(qū)6的離子通量基本相同。其中，流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)6的離子流將流過(guò)第二個(gè)空間 區(qū)8,從而使流過(guò)第二個(gè)空間區(qū)8的離子能量分布與流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)6的基本相同。
[0083] 圖2顯示了離子束被橢球形110電場(chǎng)反射的示意圖。離子沿A軸流動(dòng)并向第一個(gè) 空間區(qū)（或第一個(gè)焦點(diǎn)）115聚焦。離子繼續(xù)其運(yùn)動(dòng)軌跡，在到達(dá)橢球形電場(chǎng)110時(shí)被反射 (或反斥）向第二個(gè)空間區(qū)（或第二個(gè)焦點(diǎn)）120(對(duì)準(zhǔn)B軸），從而實(shí)現(xiàn)了流過(guò)。如圖所示， A和B運(yùn)動(dòng)軸的空間位置不相同。
[0084] 圖3至圖6分別顯示了本發(fā)明其他實(shí)施例的不同視圖，它們是使用SMI0N建模軟 件以計(jì)算機(jī)模擬形式提供的示例。質(zhì)譜儀裝置125包括與圖1所示裝置基本相同的離子反 射器裝置（5)。通過(guò)入口 130和提取表面135接收離子，從而提供離子束140。離子束140 穿過(guò)提取透鏡145和150并被聚焦，使離子束中的離子流向提取透鏡155內(nèi)的第一個(gè)空間 區(qū)180 (第一個(gè)焦點(diǎn)）。然后離子束被角電極160 (第一個(gè)可帶電元件）和電極165 (第二個(gè) 可帶電元件）產(chǎn)生的橢球形電場(chǎng)反射。
[0085] 離子束受到橢球形電場(chǎng)的作用，將聚焦到第二個(gè)空間區(qū)185,該空間區(qū)位于質(zhì)量分 析器190入口處的提取透鏡元件170和175上或在其附近。
[0086] 推薦的離子反射器的SMI0N建模建議，離子具有能量的范圍是從0. leV至10eV， 使離子能夠正確聚焦到第二個(gè)空間區(qū)185,從而幫助提高質(zhì)譜分析的測(cè)量靈敏性。
[0087] 應(yīng)當(dāng)明確，本領(lǐng)域中的熟練的技術(shù)人員可以輕易地看出對(duì)本發(fā)明的修改和完善。 這種修改和完善都應(yīng)屬于本發(fā)明。
[0088] 圖7至圖16分別顯示了包含本發(fā)明的離子反射器的不同裝置示例。
[0089] 圖7顯示了包含離子源210的質(zhì)譜分析裝置，從該離子源中提取的離子穿過(guò)入口 215并穿過(guò)氣幕裝置220。然后這些離子進(jìn)入熱化設(shè)備（如離子漏斗、錐形或漸尖的離子 導(dǎo)向器），其中包含改良的離子導(dǎo)向裝置230,它能夠?qū)㈦x子束聚焦到孔240,從而進(jìn)入腔室 250。熱化設(shè)備位于腔室225中，該腔室由抽氣口 235調(diào)節(jié)。腔室250內(nèi)的離子光學(xué)裝置含 有根據(jù)本發(fā)明配置的離子反射器裝置5 (和離子反射器鏡面電極245)，能夠反射離子流并 將其聚焦到質(zhì)量分析器隔間265的入口 260。
[0090] 圖8顯示了類似的質(zhì)譜分析裝置。但是腔室225被腔室275和290取代，其中包含 用于提煉離子束的相應(yīng)熱化設(shè)備280、282。腔室275通過(guò)離子毛細(xì)管或離子運(yùn)送設(shè)備270 接收離子，這些設(shè)備可促進(jìn)來(lái)自離子源210的離子流動(dòng)。腔室275和290各自由抽氣口 285 和295調(diào)節(jié)。
[0091] 圖9顯示了另一個(gè)質(zhì)譜分析裝置，它保留了與圖7所示的類似結(jié)構(gòu)。所示裝置采 用單一的熱化設(shè)備305,它使用離子毛細(xì)管或離子運(yùn)送設(shè)備270接收離子。圖10所示的裝 置保留了熱化設(shè)備305,但配置在氣幕裝置220 (如圖7所示）的下游。
[0092] 也可布置圖11至圖14所示的質(zhì)譜分析裝置，這能夠在熱化設(shè)備305與離子反射 器裝置5之間加入碰撞或反應(yīng)池330。如果使用傳統(tǒng)的ICP-MS配置，當(dāng)在CRI環(huán)境中使用 碰撞或反應(yīng)氣體時(shí)，將由于碰撞性散射導(dǎo)致靈敏性降低，在運(yùn)行期間能觀察到這種碰撞性 散射次數(shù)的范圍是10-100次。可布置該碰撞池或其他碰撞池使其能夠容納一種或多種反 應(yīng)或碰撞氣體（通過(guò)氣體進(jìn)口 335)，諸如氨氣、甲燒、氧氣、氮?dú)狻⒑?、氖氣、氪氣、氣氣、?氣或氫氣或其中任何兩種或多種的混合氣體，用來(lái)與從等離子體中提取的離子進(jìn)行反應(yīng)。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，后面幾個(gè)示例并非完整列舉，許多其他氣體或相關(guān)混合物都可能適用于這些 碰撞池。
[0093] 圖12顯示了一種質(zhì)譜分析裝置，其中在離子接收氣幕220之后串聯(lián)放置了兩個(gè)熱 化設(shè)備305。
[0094] 圖13顯示的質(zhì)譜分析裝置中，熱化裝置配置了漸尖或錐形導(dǎo)向元件，圖14顯示的 是含有兩個(gè)此類熱化配置的串聯(lián)裝置。
[0095] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)離子束被離子反射器5反射后，可使用其他質(zhì)量過(guò)濾器來(lái)進(jìn)一步 提煉。圖15和圖16顯示的質(zhì)譜分析裝置，使用了之前所示的位于氣幕220下游的熱化裝 置形式。但是離子束被反射到三重四極質(zhì)量分析器裝置360的入口。該質(zhì)量分析器裝置 360包含預(yù)過(guò)濾裝置365,其中含有曲線邊緣桿，可將離子束引導(dǎo)至第一個(gè)四極質(zhì)量分析器 370。然后，在離子束進(jìn)入第二個(gè)四極質(zhì)量分析器380之前穿過(guò)碰撞池375,碰撞池隨后引導(dǎo) 離子束最終到達(dá)離子檢測(cè)器部件385。
[0096] 熟練的技術(shù)人員應(yīng)知曉，圖7至圖16中所示的裝置并非完整列舉，只是用來(lái)展示 本發(fā)明的離子反射器的原理可以如何簡(jiǎn)單地運(yùn)用到不同質(zhì)譜分析裝置中。本領(lǐng)域熟練的技 術(shù)人員也能夠看出其他的改變。
[0097] 在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中所使用的詞語(yǔ)"包括"及其各種形式不會(huì)限制所要求的 本發(fā)明使用任何變體或擴(kuò)充。
【權(quán)利要求】
1. 一種離子反射器，用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路徑，該反射器包括電場(chǎng)電感 器，可通過(guò)對(duì)離子施加電場(chǎng)來(lái)反射在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子，使其從所述的第一個(gè)空間 區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
2. -種離子反射器，用于改變離子束在質(zhì)譜儀中運(yùn)動(dòng)的路徑，反射器包括一個(gè)聚焦裝 置，用于將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn) 上，同時(shí)還包括一個(gè)電場(chǎng)電感器，用來(lái)對(duì)離子施加電場(chǎng)將離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二 個(gè)焦點(diǎn)上。
3. -種離子反射器，用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的路徑，反射器包括一個(gè)聚焦裝置，用 于將來(lái)自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，同時(shí) 還包括一個(gè)電場(chǎng)電感器，用來(lái)對(duì)離子施加電場(chǎng)將一個(gè)或多個(gè)入射角度的離子反射到第二個(gè) 空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)上。
4. 一種離子反射器，可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器 包含的電場(chǎng)能夠使向第一個(gè)空間區(qū)聚焦的離子流向第二個(gè)空間區(qū)聚焦，從而使這兩個(gè)空間 區(qū)對(duì)準(zhǔn)上述離子的運(yùn)動(dòng)軸。
5. -種離子反射器，可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器 包含的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使第二個(gè)空間區(qū)的離 子通量與第一個(gè)空間區(qū)的離子通量基本相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)所述離子 相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
6. -種離子反射器，可與質(zhì)譜儀結(jié)合使用，用來(lái)在兩條不同軸之間引導(dǎo)離子流，反射器 包含的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使流過(guò)第二個(gè)空間區(qū) 的離子能量分布與第一個(gè)空間區(qū)的能量分布基本相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn) 相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
7. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中通過(guò)熱化設(shè)備，諸如離子漏斗、離子 導(dǎo)向器或其他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功能的設(shè)備，將離子流集中或聚焦到第一 個(gè)空間區(qū)，從而將從離子源提取的離子束聚焦或集中，使其基本通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)。
8. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中第二個(gè)空間區(qū)一般代表離子穿過(guò)空 間的第一個(gè)區(qū)后，通過(guò)電場(chǎng)布置向空間的第二個(gè)區(qū)聚焦或集中。
9. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中的第二個(gè)空間區(qū)位于質(zhì)量分析器或 碰撞池裝置的入口或在其附近。
10. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中這樣布置的電場(chǎng)確保通過(guò)第二個(gè) 空間區(qū)的離子通量的集中度與通過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子通量的集中度基本相同。
11. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中的電場(chǎng)布置配置為使穿過(guò)第一個(gè) 空間區(qū)的離子通量被映射到第二個(gè)空間區(qū)。
12. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中電場(chǎng)形狀基本為橢球形。
13. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中第二個(gè)空間區(qū)在空間上與第一個(gè) 空間區(qū)明顯不同，第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)的位置關(guān)系取決于電場(chǎng)布置的具體配置。
14. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，電場(chǎng)的布置要確保能夠預(yù)先確定第二 個(gè)空間區(qū)的位置，從而預(yù)先確定離子流的方向。
15. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求4至6的一種離子反射器，其中第一個(gè)空間區(qū)基本與所述離 子的第一條運(yùn)動(dòng)軸對(duì)準(zhǔn)，第二個(gè)空間區(qū)基本與所述離子的第二條運(yùn)動(dòng)軸對(duì)準(zhǔn)，并且電場(chǎng)的 布置要確保第二個(gè)空間區(qū)與第一個(gè)空間區(qū)之間有充分的間隔，使離子在所述的第一條和第 二條離子運(yùn)動(dòng)軸之間反射。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的一種離子反射器，其中第一條和第二條運(yùn)動(dòng)軸可根據(jù)所需的質(zhì) 譜分析裝置來(lái)改變。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16的一種離子反射器，電場(chǎng)的布置可使離子在成90度的第一 條和第二條運(yùn)動(dòng)軸之間反射。
18. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中電場(chǎng)布置可能包含一個(gè)電偶極場(chǎng)， 場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于離子束的軸呈軸向和徑向變化。
19. 根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，其中電場(chǎng)布置可包含一個(gè)組件，其中含 有多個(gè)可帶電的元件和一個(gè)電壓源，使其呈正或負(fù)偏置電位。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的一種離子反射器，其中裝置包含第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件， 對(duì)第一個(gè)可帶電元件施加負(fù)偏置電位，對(duì)第二個(gè)可帶電元件施加正偏置電位。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的一種離子反射器，其中第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間有充分 的間隔，因此能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，以預(yù)先確定的方式反射離子束。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21的一種離子反射器，其中第二個(gè)可帶電元件包括一個(gè)具有多 個(gè)可帶電構(gòu)件的組件，這些或每個(gè)可帶電構(gòu)件都可布置電壓源，使其能夠擁有正或負(fù)偏置 電位。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的一種離子反射器，其中每個(gè)可帶電構(gòu)件的電位可能不同，但可 確保第一個(gè)和第二個(gè)可帶電元件之間的電場(chǎng)變化方式符合所需的離子束反射的特點(diǎn)要求。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23的一種離子反射器，其中每個(gè)可帶電構(gòu)件都被施加了正偏置 電位。
25. -種與質(zhì)譜分析儀器結(jié)合使用的采樣接口，布置的采樣接口能夠?qū)崿F(xiàn)在質(zhì)譜儀中 進(jìn)行離子采樣，采樣接口能夠接收從離子源提取的一定數(shù)量的離子，以便提供一個(gè)離子束 沿第一條運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，并沿預(yù)期路徑被引導(dǎo)至為接收沿第二條運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)的離子布置的離 子檢測(cè)器，該接口還包含根據(jù)任何上述權(quán)利要求的一種離子反射器，該反射器可在第一條 和第二條運(yùn)動(dòng)軸之間反射離子束。
26. -種與質(zhì)譜分析儀器結(jié)合使用的采樣接口，該接口包括： 一個(gè)離子聚焦設(shè)備，布置確保將從離子源提取的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)；以及， 一個(gè)離子反射器，其產(chǎn)生的電場(chǎng)能夠?qū)⒋┻^(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間區(qū)聚 焦。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的采樣接口，其中離子聚焦設(shè)備包括任何離子熱化設(shè)備，諸如離 子漏斗、離子導(dǎo)向器或其他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功能的類似設(shè)備。
28. -種用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路徑的方法，該方法包括的步驟可通過(guò)對(duì) 離子施加電場(chǎng)來(lái)反射在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子，使其從所述的第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)。
29. -種用于改變離子束在質(zhì)譜儀中運(yùn)動(dòng)的路徑的方法，該方法包括的聚焦步驟將來(lái) 自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，并可對(duì)離子 施加電場(chǎng)將離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)上。
30. -種用于改變離子束在質(zhì)譜儀中運(yùn)動(dòng)的路徑的方法，該方法包括的聚焦步驟將來(lái) 自離子源的在第一個(gè)空間區(qū)運(yùn)動(dòng)的離子聚焦到第一個(gè)空間區(qū)的第一個(gè)焦點(diǎn)上，并可對(duì)離子 施加電場(chǎng)將一個(gè)或多個(gè)入射角度的離子反射到第二個(gè)空間區(qū)的第二個(gè)焦點(diǎn)上。
31. -種可在兩個(gè)不同運(yùn)動(dòng)軸之間反射離子束中離子的方法，該方法包括： 布置的電場(chǎng)能夠使流過(guò)第一個(gè)空間區(qū)的離子流向第二個(gè)空間區(qū)流動(dòng)，使第二個(gè)空間區(qū) 的離子通量與第一個(gè)空間區(qū)的離子通量基本相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì)準(zhǔn)所述 離子相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的一種方法，還包括引導(dǎo)從離子源中提取的離子流在穿過(guò)第一個(gè) 空間區(qū)時(shí)聚焦或集中的步驟。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32的一種方法，其中引導(dǎo)從離子源中提取的離子的步驟是通過(guò)使用 熱化設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，諸如離子漏斗、離子導(dǎo)向器或其他使用剩余壓力碰撞冷卻或碰撞聚焦功 能的類似設(shè)備。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28至33的任何一項(xiàng)的一種方法，其中可適當(dāng)配置布置的電場(chǎng)，使第 一個(gè)空間區(qū)的離子的能量分布與第二個(gè)空間區(qū)完全相同，從而使第一個(gè)和第二個(gè)空間區(qū)對(duì) 準(zhǔn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸。
35. -種大致如前文描述并參考任意附圖的用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路徑的 離子反射器。
36. -種大致如前文描述并參考任意附圖的與質(zhì)譜分析儀器結(jié)合使用的采樣接口。
37. -種大致如前文描述并參考任意附圖的用于改變離子束在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)路徑的 方法。
38. -種大致如前文描述并參考任意附圖的可在兩個(gè)不同運(yùn)動(dòng)軸之間反射離子束中離 子的方法。
【文檔編號(hào)】H01J49/22GK104067370SQ201280062491
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】羅瑞·卡利尼切科 申請(qǐng)人:布魯克化學(xué)分析有限公司