[发明专利]离子导向器

说明书

一种离子导向器可以包括一组板状电极，每个板状电极具有多个孔口，所述多个孔口穿过每个板状电极而形成。所述一组板状电极在空间上布置成使得所述一组板状电极的相应板状电极的多个孔口与所述一组板状电极的相应邻近板状电极的多个孔口的相对定位限定通过所述一组板状电极的每个板状电极的所述相应多个孔口的连续离子飞行路径。所述连续离子飞行路径具有竖螺旋式形状和/或横螺旋式形状。

技术领域

本公开涉及一种尤其用于离子迁移谱仪或质谱仪中的离子导向器。

背景技术

离子导向器用于质谱和离子迁移谱(IMS)中的各种应用中。在IMS中，通过电场将离子沿充满气体的漂移管向下推送，并根据其离子迁移率在空间上分离。IMS装置的分辨率随着漂移区的长度而增加，但是由于它们的大小，非常长的设备不适合商业仪器。因此，有利的是，将漂移路径折叠成更紧凑的结构，概念上类似于多圈飞行时间质谱仪。例如，在第2004/031920号专利公开中描述了质谱仪中的IMS的使用。

第2011/0168882号美国专利公开论述了具有竖螺旋、环面、部分环面、半球环面、半环面或横螺旋离子导引区的离子导向器或离子迁移谱仪。离子导向器包括多个堆叠的电极，其各自具有孔口，离子通过所述孔口发射。将RF电压施加到电极，以将离子径向限制在离子导向器内。将DC或瞬态DC电压施加到至少一些电极，以沿着离子导向器推动离子。这种设计所需的电极数量与离子导向器的长度成比例。因此，这是一种困难且昂贵的制造设计，并且由于需要大量的电连接而可能具有高电气故障机率。

第2014/0353487号美国专利公开描述了围绕闭环多次发送离子的不同的IMS方法。这样节省空间，但具有低占空比且离子迁移率范围或分辨率受到限制，因为较高的离子迁移率离子最终可以赶上闭环中较低的离子迁移离子。

第2014/0042315号美国专利公开涉及测量几百帕斯卡压力下的气体中的离子迁移率。漂移区弯曲成弯曲形状，其延伸到第三维度。弯曲形状中的交替曲率方向(即，顺时针曲率和逆时针曲率)通过在外轨迹和内轨迹上经过大致相等的漂移距离来平衡不同的路径长度。否则，不同的路径长度将导致分辨率的损失。通过分段聚焦或永久聚焦将离子保持在弯曲漂移区的轴附近，使得平均漂移路径是恒定的。一种可能的形状是8字形形状中的双环。形状垂直于其伸出部平面延伸，使得几个双环位于彼此顶部。虽然这种布置可能具有其优点，但制造仍然很复杂。此外，可以预期离子在行进时在内边缘与外边缘之间来回移动，因此这种设计的实际影响可能比最初设想的要小。

第2007/311111号日本专利公开描述了使用内金属板和外金属板飞行时间(TOF)质谱仪，其限定横螺旋离子飞行路径。在内金属板与外金属板之间提供分流器以防止光束相互作用。此布置还描述于在Satoh等人的“用于高质量分析的新型横螺旋飞行时间质谱仪(A New Spiral Time-of-Flight Mass Spectrometer for High Mass Analysis)”，J.Mass Spectrom.Soc.Jpn.，第54卷，第1期，2006中。

因此需要适用于IMS的离子导向器设计，其制造更简单、更坚固并且可提供高分辨率性能。

发明内容

提供离子导向器；离子迁移谱仪；以及质谱仪。本发明的另外特征在附属权利要求项中详述并在本文中进行论述。

第一方面中的离子导向器包括一组电极，每个电极是板状电极或是在功能上模仿板状电极的电极结构(将在下文论述其至少一个实例)。为简单起见，术语“板状电极”将用以涵盖所有此类电极结构。多个孔口穿过板状电极中的每一个而形成。所述一组板状电极(各自具有多个孔口)在空间上布置(或安装)成使得每个板状电极的多个孔口与其邻近板状电极的孔口的相对定位限定通过每组板状电极的多个孔口的连续离子飞行路径。