质谱及其相关技术改进制造技术

本发明专利技术提供了一种可与质谱仪结合使用的离子反射器，用于在两条不同运动轴之间引导离子流。该反射器包括一个电场，可使向第一个空间区聚焦的离子流被聚焦到第二个空间区，从而使第一个空间区和第二个空间区分别对准相应的运动轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质谱及其相关技术改进
本专利技术涉及质谱分析中或与之相关的改进。更具体地说，本专利技术涉及与质谱分析 仪器结合使用的离子反射器装置的改进。
技术介绍
在本说明书中，在提及或论述到文档、知识条例或项目时，所述提及或论述并非承 认所述文档、知识条例或项目或者其任意组合在 优先权日:已是公众已知信息的一部分；或 者，已知是与尝试解决与本说明书所涉及任何问题的努力相关。 质谱仪是用于测量或分析带电粒子的质荷比的设备，可确定含有带电粒子的样本 或分子的元素组成。 有多种不同技术可用来满足此类测量目的。质谱分析的一种形式是采用电感耦合 等离子体（ICP)焰炬，使要测量或分析的样本产生等离子场。在这种形式中，等离子体将样 本汽化和电离，使样本中的离子进入质谱仪进行测量/分析（质谱分析）。 由于质谱仪需要在真空环境下运行，从等离子体中提取和转移离子是让等离子体 形成的一小部分离子穿过取样器上尺寸约1mm的孔，然后穿过截取器上尺寸约0. 4mm的孔 (通常分别称为取样器和截取锥）。 对离子束穿过质谱分析装置的引导，通常由施加了可控电压且正确定位的电极所 产生的特定形状的电场来控制。这种类型的装置通常被称为离子光学系统。 US6, 614, 021 (属于Varian Australia Pty Ltd)中描述了一个众所周知的离子光 学系统的典型示例。虽然US'021中所述装置能够胜任，但一些不足还是会限制其在某些离 子能级上的测量灵敏度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的运 动路径，该反射器包括电场电感器，可通过对离子施加电场来反射在第一个空间区运动的 离子，使其从所述的第一个空间区的第一个焦点运动至第二个空间区的第二个焦点。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的 运动路径，反射器包括一个聚焦装置，用于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚 焦到第一个空间区的第一个焦点上，同时还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将 离子反射到第二个空间区的第二个焦点上。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的 运动路径，反射器包括一个聚焦装置，用于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚 焦到第一个空间区的第一个焦点上，同时还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将 一个或多个入射角度的离子反射到第二个空间区的第二个焦点。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供的离子反射器可与质谱仪结合使用，用来在 两条不同轴之间引导离子流，反射器包含的电场能够使向第一个空间区聚焦的离子流向第 二个空间区聚焦，从而使这两个空间区对准上述离子的运动轴。 对于本专利技术的上述各主要方面以及以下各方面，第一个空间区代表离子流向其聚 焦或集中的空间的第一个区（即第一个焦点），其目的是为了最大限度增加实际通过第一 个空间区的离子通量，并最大限度减少该区离子束的能量分布。第一个空间区通常位于入 口区或在其附近，通过该入口区可使用质谱仪采样或测量从相应离子源提取的离子。 优选方法是，通过离子热化设备使离子流向第一个空间区集中或聚焦，诸如离子 漏斗、离子导向器或任何其他使用剩余压力碰撞冷却或碰撞聚焦功能的设备。通过这种方 式，可使从离子源提取的离子束聚焦或集中，从而基本通过第一个空间区。 第二个空间区一般代表离子穿过空间的第一个区后，通过电场布置向空间的第二 个区（即第二个焦点）聚焦或集中。第二个空间区通常位于质量分析器或碰撞池装置的入 口或在其附近，它们是质谱分析装置整体配置的组成部分。在一个实施例中，这样布置的电 场确保穿过第二个空间区的离子通量集中度与通过第一个空间区的离子通量基本相同。一 方面，电场布置配置为，使穿过第一个空间区的离子通量被映射到第二个空间区。换言之， 因为布置了电场的形状，所以借助电场反射的方式，第一个空间区的离子的集中度被映射 到第二个空间区。电场的形状最好是椭球形。 通常，第二个空间区在空间上与第一个空间区明显不同，这两个空间区的位置关 系取决于电场布置的具体配置。在一个实施例中，电场的布置要确保第二个空间区与第一 个空间区之间有充分的间隔，使离子在所述的第一条和第二条离子运动轴之间反射。 优选的方法是，电场的布置要确保能够预先确定第二个空间区的位置，从而预先 确定离子流的方向。 应当认识到，第一条和第二条运动轴之间的角度可根据所需的质谱分析装置而改 变。例如，已知的为提高质谱仪灵敏度的离子束反射方法是通过仅反射目标离子，也就是将 不需要的粒子从离子束流中去除。因此，这种装置可提高目标离子的密度，从而不再需要通 常通过碰撞环境才能实现的碰撞或反应池。此外，操纵或控制离子束的能力让设计者在开 发质谱仪设备时拥有更高的灵活性，使其能够更加紧凑并占据更少的工作台空间。 在一个实施例中，电场的布置可使离子在成90度的第一条和第二条运动轴之间 反射。 电场布置可包含一个组件，其中含有多个可带电的元件和一个电压源，使其呈正 或负偏置电位。在优选实施例中，对第一个可带电元件施加负偏置电位，对第二个可带电元 件施加正偏置电位。 电场布置可能包含一个电偶极场，场强度相对于离子束的轴呈轴向和径向变化。 在一个实施例中，组件包含的第一个可带电元件的布置确保可对其施加正偏置电 位或负偏置电位。该组件还可能包含第二个可带电元件，它被施加正偏置电位或负偏置电 位。 第一个和第二个可带电元件之间有充分的间隔，因此能够产生电场，以预先确定 的方式反射离子束。一般来说，离子束的预期路径在第一个和第二个可带电元件之间流过。 第二个带电元件可能包含一个具有多个可带电构件的组件。每个可带电构件都可 布置电压源，使其能够拥有正或负偏置电位。每个可带电构件的电位可能不同，但要确保第 一个和第二个可带电元件之间的电场变化方式符合所需的离子束反射的特点要求。一般来 说，将对可带电构件施加正偏置电位。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供的离子反射器可与质谱仪结合使用，用来在 两条不同轴之间引导离子流，反射器包含的电场能够使流过第一个空间区的离子流向第二 个空间区流动，使第二个空间区的离子通量与第一个空间区的离子通量基本相同，从而使 第一个和第二个空间区对准所述离子相应的运动轴。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供的离子反射器可与质谱仪结合使用，用来在 两条不同轴之间引导离子流，反射器包含的电场能够使流过第一个空间区的离子流向第二 个空间区流动，使第二个空间区中流动的离子流的能量分布与在第一个空间区中流动的离 子流完全相同，从而使第一个和第二个空间区对准所述离子相应的运动轴。 根据本专利技术的另一个主要方面，提供了与质谱分析仪器结合使用的采样接口，布 置的采样接口能够实现在质谱仪中进行离子采样，采样接口能够接收从离子源提取的一定 数量的离子，以便提供一个离子束沿第一条运动轴运动，并沿预期路径被引导至为接收沿 第二条运动轴移动的离子布置的离子检测器，该接口还包含一个离子反射器，该反射器根 据本专利技术的任何上述主要方面的任何实施例，可在第一条和第二条运动轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子反射器，用于改变离子束在质谱仪中的运动路径，该反射器包括电场电感器，可通过对离子施加电场来反射在第一个空间区运动的离子，使其从所述的第一个空间区的第一个焦点运动至第二个空间区的第二个焦点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 AU 20119053871. 一种离子反射器，用于改变离子束在质谱仪中的运动路径，该反射器包括电场电感 器，可通过对离子施加电场来反射在第一个空间区运动的离子，使其从所述的第一个空间 区的第一个焦点运动至第二个空间区的第二个焦点。2. -种离子反射器，用于改变离子束在质谱仪中运动的路径，反射器包括一个聚焦装 置，用于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚焦到第一个空间区的第一个焦点 上，同时还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将离子反射到第二个空间区的第二 个焦点上。3. -种离子反射器，用于改变离子束在质谱仪中的路径，反射器包括一个聚焦装置，用 于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚焦到第一个空间区的第一个焦点上，同时 还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将一个或多个入射角度的离子反射到第二个 空间区的第二个焦点上。4. 一种离子反射器，可与质谱仪结合使用，用来在两条不同轴之间引导离子流，反射器 包含的电场能够使向第一个空间区聚焦的离子流向第二个空间区聚焦，从而使这两个空间 区对准上述离子的运动轴。5. -种离子反射器，可与质谱仪结合使用，用来在两条不同轴之间引导离子流，反射器 包含的电场能够使流过第一个空间区的离子流向第二个空间区流动，使第二个空间区的离 子通量与第一个空间区的离子通量基本相同，从而使第一个和第二个空间区对准所述离子 相应的运动轴。6. -种离子反射器，可与质谱仪结合使用，用来在两条不同轴之间引导离子流，反射器 包含的电场能够使流过第一个空间区的离子流向第二个空间区流动，使流过第二个空间区 的离子能量分布与第一个空间区的能量分布基本相同，从而使第一个和第二个空间区对准 相应的运动轴。7. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中通过热化设备，诸如离子漏斗、离子 导向器或其他使用剩余压力碰撞冷却或碰撞聚焦功能的设备，将离子流集中或聚焦到第一 个空间区，从而将从离子源提取的离子束聚焦或集中，使其基本通过第一个空间区。8. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中第二个空间区一般代表离子穿过空 间的第一个区后，通过电场布置向空间的第二个区聚焦或集中。9. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中的第二个空间区位于质量分析器或 碰撞池装置的入口或在其附近。10. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中这样布置的电场确保通过第二个 空间区的离子通量的集中度与通过第一个空间区的离子通量的集中度基本相同。11. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中的电场布置配置为使穿过第一个 空间区的离子通量被映射到第二个空间区。12. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中电场形状基本为椭球形。13. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中第二个空间区在空间上与第一个 空间区明显不同，第一个和第二个空间区的位置关系取决于电场布置的具体配置。14. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，电场的布置要确保能够预先确定第二 个空间区的位置，从而预先确定离子流的方向。15. 根据任何上述权利要求4至6的一种离子反射器，其中第一个空间区基本与所述离 子的第一条运动轴对准，第二个空间区基本与所述离子的第二条运动轴对准，并且电场的 布置要确保第二个空间区与第一个空间区之间有充分的间隔，使离子在所述的第一条和第 二条离子运动轴之间反射。16. 根据权利要求15的一种离子反射器，其中第一条和第二条运动轴可根据所需的质 谱分析装置来改变。17. 根据权利要求15或16的一种离子反射器，电场的布置可使离子在成90度的第一 条和第二条运动轴之间反射。18. 根据任何上述权利要求的一种离子反射器，其中电场布置可能包含一个电偶极场， 场强度相对于离子束的轴呈轴向和径向变化。19. 根据任何上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗瑞·卡利尼切科，
申请(专利权)人：布鲁克化学分析有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL