示例實(shí)施例并不視為受限于這一方面。
[0055]此外，圖4示出了RF離子導(dǎo)向裝置400包括四個極桿電極405的示例。然而，這一概念可擴(kuò)展至具有不止四個極桿電極(例如，如圖4G中的入口端前視圖所示的六個極桿電極，或者更多)的RF離子導(dǎo)向裝置。
[0056]齒和/或縫隙通?？删哂兄本€邊緣或(略)圓形的邊緣?？捎眯螤畹姆N類通常不受限制。此外，可以將縫隙寬度設(shè)置為在沿著離子導(dǎo)向裝置軸的方向上逐漸變小，如圖4H中以示例方式示出的那樣。在這種情況下，可使從包含槽的電極部分到整個電極部分的過渡更加平滑，這會有利于極桿電極之間的電場的連續(xù)性。
[0057]圖5示出了呈約90°彎曲的RF離子導(dǎo)向裝置500的實(shí)施方式。四個電極505通常具有沿著其延長線的大部分為幾乎方形的橫截面(不可見)，然而其不對稱地呈錐形或者凹進(jìn)以使離子導(dǎo)向裝置500的入口 515處和出口端處呈現(xiàn)較薄且扁平的端部。在這種情況下，可減少電極505扁平端部的電容量，該電容量可影響例如與相鄰RF部件(未示出)的極桿電極的電容耦合的量級。電極505呈現(xiàn)出在入口端515處具有縫隙525的叉狀前端設(shè)計(jì)(如上所述那樣)，并且在所示示例中電極505以夾心布置方式安裝在兩塊板形不導(dǎo)電基板535之間。通過這種相當(dāng)封閉的設(shè)計(jì)，離子導(dǎo)向裝置500可用作碰撞池或反應(yīng)池，其被保持在相比于其周圍環(huán)境的更高的壓力之下，并且被供應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹行詺怏w或反應(yīng)氣體。使用工具SIM10N?進(jìn)行的離子軌跡仿真顯示:通過如圖4和圖5所示的那樣切出離子導(dǎo)向裝置入口端處的開放縱向槽，有用離子的傳輸基本不受影響，因此使用常規(guī)的完整離子導(dǎo)向裝置電極和使用叉狀離子導(dǎo)向裝置電極的離子傳輸情況大致相當(dāng)。圖6示出了具有方形剖面的極桿電極的仿真?zhèn)鬏斍€的示例，其中一組電極如圖4那樣在入口端分叉或?yàn)椴鏍睿鴮Ρ冉M是完整的電極。本領(lǐng)域從業(yè)人員可理解的基本仿真參數(shù)為(簡明):內(nèi)半徑:το = 3mm;桿寬度=3.5mm；桿長度=50mm長;縫隙寬度=l/3ro;縫隙長度=3ro ；測試離子m/z = 264u ；離子平均動能=5eV ；離子能量分布FWHM寬度=IeV;離子束入口直徑= ro/2;離子束發(fā)散=15度;每RF相位48個軌跡;總計(jì)8個相位=每RF電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)384個離子。
[0058]可以看出，與完整的方形電極相比，使用叉狀入口端沒有明顯削弱傳輸率。這一點(diǎn)可通過以下事實(shí)進(jìn)行解釋:在離子導(dǎo)向裝置的初始部分，有用離子移動到中心附近(或者換句話說，移動到軸附近)，其中電場基本不會受到電極切除部分的影響。使用snooN?程序的電場計(jì)算進(jìn)一步顯示，等電勢線與雙曲電場在很大程度上一致，并且在離子導(dǎo)向裝置中心不會受到干擾，而是僅在靠近電極處受到影響，這對整體性能并不關(guān)鍵。
[0059]修改后的離子導(dǎo)向裝置電極的其他實(shí)施例的離子傳輸仿真曲線示出了完整的極桿電極與修改后的極桿電極之間較為相似的良好匹配，但為方便起見并沒有在這里示出。
[0060]通過離子導(dǎo)向裝置電極的上述修改，可明顯延長相應(yīng)配置的離子導(dǎo)向裝置的正常運(yùn)行時間，而無需頻繁清潔各個電極或在操作期間加熱電極。
[0061]中心縫隙的寬度可以實(shí)質(zhì)上達(dá)到面向離子導(dǎo)向裝置內(nèi)部和/或軸的有效電極表面寬度的一半。與完整的電極相比，即使進(jìn)行這種顯著的修改，離子傳輸仍然基本不會受到影響(小于5% )。
[0062]縫隙和/或齒的優(yōu)選縱向尺寸為距離電極前端約一厘米，并且可發(fā)生變化，S卩，可以更長或更短，這具體取決于RF電壓頻率和離子束的軸線能量。在一些情況下，也可以將縱向尺寸延長至一厘米以上。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如同從圖7明顯看出的那樣(單個電極在左側(cè)，四個電極裝置在右側(cè))，可通過在離子導(dǎo)向裝置電極705的面對離子導(dǎo)向裝置700內(nèi)部和/或軸的表面設(shè)置凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(例如切出的縱向凹槽或凹穴740)，來降低形成在射頻離子導(dǎo)向裝置700的入口區(qū)域715的沉積物造成的負(fù)面影響。在這種情況下，創(chuàng)建了相比于完整的極桿電極偏離于離子導(dǎo)向裝置的內(nèi)部和/或軸的電極表面。進(jìn)入離子導(dǎo)向裝置時被RF限制電場排斥的離子不會穿過極桿電極705，而是更可能在電極表面上發(fā)生撞擊，但是，由于(在凹槽或凹穴內(nèi)的)表面遠(yuǎn)離離子導(dǎo)向裝置的軸，需要相當(dāng)長的時間才會使得因池內(nèi)RF限制電場而潛在形成于偏離表面的沉積物所造成的不利影響變得可檢測。
[0064]在對壓力控制有特別高的要求時，具有凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的變形例較有優(yōu)勢，這是因?yàn)闃O桿電極可用作氣密元件，而這種配置可簡化在電極之間的通道中的規(guī)定壓力水平的建立。
[0065]上述關(guān)于縱向端槽實(shí)施例的變型例也可用于凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。例如，同樣可使用導(dǎo)電網(wǎng)格(類似于圖4A)覆蓋凹進(jìn)結(jié)構(gòu)以使電勢定義表面部分地恢復(fù)。此外，電極可以具有各種形狀和剖面(例如圓形)，如同已參照其他前述附圖進(jìn)行說明的那樣。
[0066]已經(jīng)參照本發(fā)明的多個不同的實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，可對本發(fā)明的各個方面或細(xì)節(jié)進(jìn)行改變，或者對不同實(shí)施例的各個方面或細(xì)節(jié)進(jìn)行任意可行的組合。通常，上述說明僅出于說明目的，并非為了限制本發(fā)明，本發(fā)明僅由所附的權(quán)利要求進(jìn)行限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種射頻離子導(dǎo)向裝置，其具有圍繞軸布置的多個電極以及將射頻電壓施加至所述多個電極以對離子進(jìn)行徑向限制的射頻電壓發(fā)生器，其中在所述離子導(dǎo)向裝置的入口端接收離子，并且其中所述多個電極中的每個電極具有位于所述離子導(dǎo)向裝置入口端的叉狀前端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述叉狀前端包括至少兩個齒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子導(dǎo)向裝置，還包括導(dǎo)電網(wǎng)格，其覆蓋所述齒間的中間縫隙，從而至少部分地恢復(fù)每個電極的電勢定義內(nèi)表面。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述齒的厚度在遠(yuǎn)離軸的方向上減小。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述齒沿軸延伸約I厘米。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述齒間縫隙的寬度總計(jì)達(dá)到電極總寬度的一半。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述齒間縫隙的寬度沿著軸的方向逐漸減小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述前端為兩個分叉和多個分叉中的一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述多個電極包括至少四個桿電極。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述多個電極包括直線電極和彎曲電極中的一種。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，還包括位于所述離子導(dǎo)向裝置上游的離子源，以使得來自所述離子源的離子傳輸至所述入口端，并且還包括位于所述離子導(dǎo)向裝置下游的質(zhì)量分析器，以使得已穿過所述離子導(dǎo)向裝置的離子進(jìn)一步被傳輸至該質(zhì)量分析器。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述每個電極的入口端的第一部分實(shí)質(zhì)上與所述每個電極的后面的第二部分分離。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述分離的第一部分處于第一壓力狀態(tài)，所述后面的第二部分處于第二低壓狀態(tài)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，施加至所述分離的第一部分的射頻電壓不同于施加至所述后面的第二部分的射頻電壓。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子導(dǎo)向裝置，其中，所述電壓發(fā)生器還具有向所述多個電極提供直流電壓的能力。16.—種射頻離子導(dǎo)向裝置，其具有圍繞軸安裝的多個電極，以及將射頻電壓施加至所述多個電極以對離子進(jìn)行徑向限制的射頻電壓產(chǎn)生器，其中在所述離子導(dǎo)向裝置的入口端接收離子，并且其中所述多個電極中的每個電極具有位于面向所述離子導(dǎo)向裝置內(nèi)部的表面上的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)，所述凹進(jìn)結(jié)構(gòu)位于離子導(dǎo)向裝置的入口端。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的離子導(dǎo)向裝置，還包括導(dǎo)電網(wǎng)格，其至少覆蓋所述凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的一部分，從而至少部分地恢復(fù)每個電極的面向所述離子導(dǎo)向裝置內(nèi)部的電勢定義表面。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的離子導(dǎo)向裝置，其中所述凹進(jìn)結(jié)構(gòu)包括細(xì)長的凹槽或凹穴。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于質(zhì)譜分析的射頻離子導(dǎo)向裝置，所述射頻離子導(dǎo)向裝置通過允許被RF限制電場排斥的離子飛過并遠(yuǎn)離離子導(dǎo)向電極、并且防止所述離子撞擊離子導(dǎo)向電極的靈敏的電勢定義表面，來使污染最小化。在所述離子導(dǎo)向裝置的入口端，多個電極中的每個電極具有叉狀前端，或者具有包含面向離子導(dǎo)向裝置內(nèi)部的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的前端。對于叉狀電極，叉狀端的齒可具有不同的形狀或錐形，并且可使用導(dǎo)電網(wǎng)格來覆蓋齒間縫隙。類似地，對于具有凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的電極，導(dǎo)電網(wǎng)格可覆蓋凹進(jìn)結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】H01J49/26, H01J49/06
【公開號】CN105702557
【申請?zhí)枴緾N201510903219
【發(fā)明人】德斯蒙德·艾倫·卡普蘭, 費(fèi)利奇安·蒙泰安, 史帝芬·扎農(nóng)
【申請人】布魯克·道爾頓公司
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年12月9日
【公告號】CA2914088A1, EP3032569A1, US9312113...