[发明专利]用于运输带电粒子的运输装置

说明书

本发明涉及用于运输带电粒子的设备。所述设备包括：控制单元；以及运输装置，其具有被布置在运输通道周围的多个电极，其中所述运输通道包括被配置为接收所述运输装置所接收到的带电粒子的束形成区域。所述控制单元被配置为控制施加到所述电极的电压以在所述运输通道中生成运输电势，所述运输电势具有多个势阱，其中所述多个势阱被配置为移动从而沿所述运输通道以一个或多个束来运输带电粒子。其中所述控制单元被配置为控制施加到所述电极的电压以：在所述束形成区域中暂时性地生成聚集电势，使得所述运输装置所接收到的带电粒子被聚集在所述束形成区域中；然后在所述束形成区域中生成所述运输电势，使得在所述束形成区域中形成选择势阱，其中选择势阱接收由所述聚集电势在所述束形成区域中所聚集到的带电粒子形成的带电粒子束。

技术领域

本发明涉及用于运输带电粒子的运输装置。

背景技术

诸如电喷雾离子源等的许多带电粒子源产生连续(时间上连续)的带电粒子流，而不是离散的带电粒子束。然而，对于被配置为分析带电粒子的许多分析装置，带电粒子优选作为束而不是作为连续流进行分析。这种分析装置的示例是飞行时间(“ToF”)分析器。

因此，已经开发了被配置为沿运输通道以一个或多个束来运输带电粒子的运输装置。

在WO2012/150351和US2014/0061457A1中描述了这种运输装置的示例。该运输装置(以下可被称为“A装置”)使用非均匀高频电场，其中该非均匀高频电场的赝势(pseudopotential)具有多个势阱，各势阱适于运输相应的带电粒子束。在US2009/278043A1中还公开了生成具有类似品质的电势(尽管是通过模拟而非数字手段)的运输装置。

在GB2391697B中描述了这种运输装置的另一示例。该运输装置(以下可被称为“T波”装置、离子导向器或碰撞室)产生DC电场，其中该DC电场包括多个势阱，各势阱适于运输相应的带电粒子束。在“T波”装置中，RF波形被反相施加到堆叠环系统中的交替的环形电极，以生成径向约束场。将行进DC电势顺次施加到电极以生成DC势垒，其中该DC势垒沿装置推动径向捕集的离子。可以形成多个DC势垒以将捕集的离子分离成束。

因此，在A装置和T波装置中，控制多个电极以在运输通道中生成运输电势，该运输电势具有多个势阱，其中这多个势阱被配置为沿运输通道以一个或多个束来运输带电粒子。

本发明人已经观察到，在将带电粒子注入到包含行进阱的带电粒子运输装置期间，期望能够注入宽质量范围的带电粒子并选择性地选择将带电粒子注入哪些阱。对宽质量范围的期望性很明显，因为这将改进诸如质谱分析法等的分析方法的性能。

如以下更详细描述的，本发明人已经发现，在具有宽范围质量的带电粒子进入如WO2012/150351中所描述的A装置的情况下，与具有较高质量的带电粒子相比，具有较低质量的带电粒子趋向于被不同的势阱接收。结果，各个势阱所包含的各带电粒子束的质量范围受到限制，或者不能精确地表示存在于带电粒子的初始集合中的各质量的带电粒子的数量。

本发明人还注意到，在要(例如通过被配置为从运输装置中引出目标势阱所包含的带电粒子束的引出电势而)从运输装置引出束的情况下，可能引起除目标束之外的束扭曲。这可能导致离子的完全损失、离子的部分损失或离子的能量增加，从而得到较低的占空比和降低的灵敏度。

可以在图6和7中看到这种扭曲效果，其中这些图是通过模拟以下详细描述的装置而获得的。这些效果可能降低诸如ToF分析装置(通常使用带电粒子束)等的下游分析装置的精度和占空比。鉴于以上考虑，设计了本发明。

发明内容

本发明的第一方面可以提供：

一种用于运输带电粒子的设备，该设备包括：

控制单元；以及

运输装置，其具有被布置在运输通道周围的多个电极，其中所述运输通道包括被配置为接收所述运输装置所接收到的带电粒子的束形成区域；