用于质谱分析的离子传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种离子传输装置，用于将离子从一个腔室传输至另一压力减小的室，该离子传输装置包括进口段和主毛细段。进口段具有内腔，主毛细段具有与所述内腔连通的孔道。内腔的内径小于孔道的内径。进口段可以是能独立于所述主毛细段从安装地点移除的。该离子传输装置可以例如在质谱仪的大气压力接口中使用。

【技术实现步骤摘要】
用于质谱分析的离子传输装置
本专利技术总的来说涉及可用于将离子从离子源传输至质谱仪中的离子传输装置，特别是可用在大气压力接口中。
技术介绍
在通过质谱分析(MS)分析样品的过程中，MS系统首先电离样品以产生分析物离子。MS系统然后将所述离子传输到质量分析器中，质量分析器基于离子的不同质荷比(m/z)来分离离子。离子检测器测量在每个m/z比下检测到的离子丰度。MS系统然后处理离子检测器输出的信号，以产生质量(m/z)光谱，质量光谱提供了关于样品组分(例如化合物、异构体、元素等等)的定量和定性信息。质量分析器在受控的高真空环境中操作，例如10-6到10-9乇。在一些MS系统中，离子源(其中进行样品电离)也在真空压力下操作。在其它MS系统中，例如当联接到液相色谱(LC)仪器(LC-MS系统)时，离子源在大气压力或约大气压力下操作。使用大气压力电离(API)源的MS系统需要API源和其中布置质量分析器和其它装置的MS系统的抽真空区域之间的接口，所述接口需要将产生离子的大气压力区域从处理离子的抽真空区域有效隔离，同时提供在离子产生后将离子有效输送到抽真空区域中的方式。通常使用毛细管将离子从API源传输到MS系统的第一真空区域。毛细管具有小的内部孔道，其内径可以从几分之一毫米(mm)到几毫米的范围。毛细管延伸穿过API源和第一真空区域之间的边界，由此管的入口暴露于API源的电离区域，管的出口暴露于第一真空区域。API源中的离子和气体被吸入到管的入口中，通过管的孔道输送，并从管的出口排出到第一真空区域中。离子光学器件将离子进一步引导到MS系统中，并最终将其引导到质量分析器。毛细管可以是金属。作为替代，毛细管可以是具有电阻性质(涂层或体积电阻)的玻璃，以允许管的入口置于相对高的电压水平，而管的出口保持在相对低的电压水平。在这种情况下，离子有效地通过管的孔道输送，因为在毛细管内存在内部电场的情况下，作用在毛细管中离子上的气体阻力大大地超过作用在离子上的离子迁移(电)力。然而，毛细管在延伸使用后具有受到污染的倾向，例如可能是由于离子扩散和空间电荷排斥，因此需要定时清洁或甚至更换。还发现，大多数污染物在毛细管长度的前3～10毫米内，即在其入口端处。清洁或更换需要接近毛细管，这通常需要打破MS系统维护的真空。因此，清洁或更换污染的毛细管可能需要在MS系统的操作中停机时间很长。因此，需要有一种基于毛细管的离子传输装置来更有效地解决污染问题。还需要有一种基于毛细管的离子传输装置来改进微滴的蒸发，以及改进从微粒中分离离子。还需要有一种基于毛细管的离子传输装置，其允许仔细控制在真空接口处发生的超音速膨胀，以减少气体射流的相关冷却和可能的离子聚集。将出口速度约束到真空中也可以有助于在真空室中产生更稳定的气体流动和更稳定的信号水平。还需要一种基于毛细管的离子传输装置，该装置在接口的高压力侧所具有的毛细入口几何形状，得到修改从而改变毛细入口附近的气流，并且/或者改变该位置处的电场形状，以改善离子捕获和传输并减少污染。
技术实现思路
为了解决本领域技术人员可能已经观察到的全部或部分上述问题和/或其他问题，本专利技术提供了按照下面提出的实施方式通过例子描述描述的方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置。根据一个实施例，一种离子传输装置包括：离子进口段，包括具有内腔内径的内腔，所述内腔包括内腔进口；主毛细段，包括具有孔道内径的孔道，所述孔道包括孔道出口，其中：所述离子进口段和所述主毛细段彼此邻近地设置，使所述内腔与孔道连通，并且所述离子进口段和所述主毛细段限定从内腔进口延伸到孔道出口的离子传输路径；内腔内径小于孔道内径。根据另一实施例，一种离子传输系统包括：第一腔室；第二腔室，被构造成压力被排空至比第一腔室的压力低；分开第一腔室和第二腔室的壁，所述壁具有厚度并且包括贯穿该厚度延伸的开口；根据权利要求1所述的离子传输装置，其中所述离子传输装置在所述壁上以流体密封方式设置，离子进口段和主毛细段中的至少一个延伸到开口中，所述内腔进口与第一腔室连通，所述孔道出口与第二腔室连通。根据另一实施例，一种质谱分析(MS)系统包括：根据本申请公开的实施例中任一项所述的离子传输系统；被构造成用于在第一腔室中产生离子的大气压力电离装置；封闭第二腔室的真空壳体；布置在真空壳体中的质量分析器。根据另一实施例，一种用于传输离子的方法包括：在第一腔室和第二腔室之间形成压力差，使第一腔室具有压力，第二腔室具有比第一腔室的压力低的压力，其中：第一腔室和第二腔室由壁分开；并且离子传输装置延伸通过所述壁并且包括离子进口段和主毛细段；所述离子进口段包括通到内腔的进口；所述主毛细段包括与内腔连通且通到出口的孔道；所述内腔具有内腔直径，所述孔道具有比内腔直径大的孔道直径；将离子抽吸到所述进口中；将离子从所述进口通过内腔输送，并输送到孔道中，然后通过孔道输送到出口；将离子从所述出口排出到第二腔室中。本专利技术的其他装置、设备、系统、方法、特征和优点将在本领域技术人员通过检查以下附图和详细描述时变得清楚。所有这些另外的系统、方法、特征和优点都旨在包括在本说明书内，落在本专利技术的范围内，并由所附权利要求保护。附图说明通过参考以下附图可以更好地理解本专利技术。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。在附图中，相同的附图标记在全部不同视图中标示相应部件。图1是质谱分析(MS)系统一个例子的示意图，根据一个实施例，其中设有本申请公开的离子传输装置。图2是根据一个实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性透视图。图3是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性透视图。图4是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性透视图。图5是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性透视图。图6是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性立视图。图7是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性立视图。图8是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性立视图。图9是根据另一实施例离子传输装置一个例子的横截面示意性立视图。具体实施方式本申请所用的术语“大气压力”不限于正好为760乇或一个大气压(1atm)，而是总体上涵盖了760乇的一个范围(例如，100至900乇)。本申请所使用的术语“真空”或“真空压力”总体而言是指比大气压力小至少一个数量级的压力。例如，真空压力可以包括低至10-9乇或更低的亚大气压力。按照本领域技术人员的理解，可以使用不同类型的真空泵将封闭空间或真空室降低到不同的压力范围。例如，可以使用“初抽空”泵(或“背压”泵)将真空室抽空到例如至约10-3乇的“初步”真空水平。初抽空泵通常具有主要的机械设计，其例子包括但不限于涡旋泵、旋片泵、隔膜泵、罗茨鼓风机(正位移凸轮)泵等。高真空泵用于实现更高水平的真空(更低压力)，例如低至10-9乇或更低。高真空泵的例子包括但不限于涡轮分子泵和溅射离子泵。初抽空泵可以与高真空泵结合使用，作为真空泵的第一级，并且/或者将高真空泵与初步环境真空或高压环境隔离开来。图1是质谱分析(MS)系统100一个例子的示意图，其中根据一个实施例可以提供本申请公开的离子传输装置104。MS系统仅是离子传输装置104的操作环境的一个非排它性例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子传输装置，包括：离子进口段，所述离子进口段包括具有内腔内径的内腔，所述内腔包括内腔进口；主毛细段，所述主毛细段包括具有孔道内径的孔道，所述孔道包括孔道出口，其中：所述离子进口段和所述主毛细段设置成使得所述内腔与所述孔道连通，并且所述离子进口段和所述主毛细段限定从所述内腔进口延伸到所述孔道出口的离子传输路径；所述内腔内径的最大值小于所述孔道内径的最大值。

【技术特征摘要】
2016.09.05 US 15/256,6261.一种离子传输装置，包括：离子进口段，所述离子进口段包括具有内腔内径的内腔，所述内腔包括内腔进口；主毛细段，所述主毛细段包括具有孔道内径的孔道，所述孔道包括孔道出口，其中：所述离子进口段和所述主毛细段设置成使得所述内腔与所述孔道连通，并且所述离子进口段和所述主毛细段限定从所述内腔进口延伸到所述孔道出口的离子传输路径；所述内腔内径的最大值小于所述孔道内径的最大值。2.根据权利要求1所述的离子传输装置，其中，所述内腔和所述孔道的构造选自由下述各项构成的组：所述内腔内径在0.25mm到0.6mm的范围内；所述内腔内径是常量；所述内腔以平缓方式沿着朝向所述主毛细段的方向发散；所述内腔以台阶方式沿着朝向所述主毛细段的方向发散；所述内腔包括收敛段，所述收敛段在朝向所述主毛细段的方向上过渡到发散段，使得所述内腔内径在所述内腔进口和所述主毛细段之间的一个位置处具有最小值；所述孔道内径在0.5mm到1.0mm的范围内；所述孔道内径是常量；所述孔道以平缓方式沿着朝向所述孔道出口的方向发散；所述孔道以台阶方式沿着朝向所述孔道出口的方向发散。3.根据前述权利要求中任一项所述的离子传输装置，其中，所述离子进口段和所述主毛细段的构造选自由下述各项构成的组：所述主毛细段包括以串行方式彼此邻近设置的多个管节；所述离子进口段和所述主毛细段具有沿着纵向轴线的相应的长度，所述离子进口段的长度小于所述主毛细段的长度；所述离子进口段由导电材料组成；所述离子进口段由导电材料组成，所述主毛细段的成分选自由下列材料组成的组：导电材料，电绝缘材料，具有体电阻的电绝缘材料，具有表面电组的电绝缘材料；所述主毛细段包括靠近所述孔道进口的第一电阻元件和靠近所述孔道出口的第二电阻元件，使得所述第一电阻元件和所述第二电阻元件能够由相应的电压源独立寻址；所述主毛细段包括靠近所述孔道进口的第一电阻元件和靠近所述孔道出口的第二电阻元件，使得所述第一电阻元件和所述第二电阻元件能够由相应的电压源独立寻址，其中，所述第一电阻元件电气互连到所述离子进口段。4.根据前述权利要求中任一项所述的离子传输装置，包括具有厚度的壁，其中，所述壁包括贯穿所述厚度延伸的开口，并且所述离子进口段和所述主毛细段中的至少一个安装到所述壁。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·牛顿，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US