高速极性切换飞行时间质谱仪制造技术

一方面，揭示了一种包含飞行时间分析器TOF的质谱仪，所述飞行时间分析器TOF包括：加速器级，其包括多个电极且适于接收及加速多个离子；及漂移室，其安置在所述加速器级下游以用于接收经加速离子的至少一部分。所述TOF分析器进一步包括：脉冲发生器，其耦合到所述加速器级以用于施加一或多个电压于所述多个电极；及控制器，其耦合到所述脉冲发生器且适于致使所述脉冲发生器调整施加于所述电极的所述一或多个电压以配置所述加速器级以在离子检测周期的不同循环期间接收及加速正离子及负离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张2013年12月24日申请的第61/920,563号美国临时申请案的优先权，所述申请案以全文引用方式并入本文中。
技术介绍
本教示大体上涉及飞行时间(“TOF”)质谱分析。TOF质谱仪可用来基于离子在恒定能量加速之后行进穿过无场漂移区以到达检测器所需要的时间来确定离子的质荷比。在一些情况中，希望在质谱仪的单次运行期间检测两种极性的离子(即，带正电离子及带负电离子)。例如，可能希望将研究中的样本离子化以在所述样本的分析期间产生正离子及负离子两者，且在共同地构成质谱仪的单次运行的时间周期中检测所述离子。
技术实现思路
一方面，揭示了一种包含飞行时间分析器(TOF)的质谱仪，所述飞行时间分析器(TOF)包括：加速器级，其包括多个电极且适于接收及加速多个离子；及漂移室，其安置在所述加速器级下游以用于接收经加速离子的至少一部分。所述TOF分析器进一步包括：脉冲发生器，其耦合到所述加速器级以用于施加一或多个电压于所述多个电极；及控制器，其耦合到所述脉冲发生器且适于致使所述脉冲发生器调整施加于所述电极的所述一或多个电压以配置所述加速器级以在离子检测周期的不同循环期间接收及加速正离子及负离子。在一些实施例中，所述脉冲发生器包含至少一个正电压源及至少一个负电压源以及用于选择性地将所述电压源耦合到所述多个电极的多个开关。所述控制器可选择性地激活所述开关中的一或多者及将所述开关中的一或多者解除激活以改变施加于所述一或多个电极的一或多个电压的极性以将所述加速器级从正离子模式配置为负离子模式。所述质谱仪可包含适于向所述加速器级提供多个离子的离子源。在一些实施例中，所述控制器耦合到所述离子源且适于配置所述离子源以当所述加速器级在正离子模式中时(即，当所述加速器级经配置以接收及加速正离子时)向所述加速器级供应正离子，
且当所述加速器级在负离子模式中时(即，当所述加速器级经配置以接收及加速负离子时)向所述加速器级供应负离子。在一些实施例中，所述TOF分析器包括第一电极、安置在所述第一电极下游的第二电极及安置在所述第二电极下游的第三电极，其中加速器级经配置以接收所述多个离子到所述第一电极与所述第二电极之间的空间中。所述第三电极可经安置而邻近于所述漂移室的入口。在一些实施例中，所述第三电极维持在接地电势，且所述控制器经配置以在用于检测正离子的循环的第一阶段期间将所述第二及第三电极维持在所述共同接地电势，以允许多个正离子积累在所述第一电极与所述第二电极之间的空间中。在所述循环的第二阶段期间，所述控制器致使所述脉冲发生器施加相等的正电压于所述第一及第二电极以抑制额外正离子进入所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中。这还在所述第二电极与所述第三电极之间创建电场，所述电场是在所述循环的第三阶段中加速离子所必需的。在所述循环的第三阶段期间，所述控制器致使所述脉冲发生器施加电压差于所述第一电极与所述第二电极之间，这创建电场，所述电场将积累在所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中的所述正离子朝所述第二电极与所述第三电极之间的区域加速。在阶段二中在所述第二电极与所述第三电极之间创建的电场存留于阶段三中。此场额外地将离子朝漂移室加速。在其中所述经加速离子行进穿过所述漂移室的循环的第四及最终阶段期间，所述控制器致使所述脉冲发生器将所述第一及第二电极维持在所述接地电势。在一些实施例中，此循环的第四阶段具有与用于检测离子的后续循环的相应第一阶段的部分时间重叠。在一些情况中，所述后续循环可为其中检测负离子的循环。替代地，用于检测离子的后续循环的相应第一阶段可开始于所述循环的第四阶段终止之后。在一些实施例中，所述第三电极维持在接地电势且所述控制器经配置以在用于检测负离子的循环的第一阶段期间将所述第二及第三电极维持在所述共同接地电势，以允许多个负离子积累在所述第一电极与所述第二电极之间的空间中。在所述循环的第二阶段期间，所述控制器致使所述脉冲发生器施加相等的负电压于所述第一及第二电极以抑制额外负离子进入所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中。这还在所述第二电极与所述第三电极之间创建电场，所述电场是在所述循环的第三阶段中进行加速所必需的。在所述循环的第三阶段期间，所述控制器致使所述脉冲发生器施加电压差于所述第一电极与所述第二电极之间，这创建电场，所述电场将积累在所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中的所述负离子朝所述第二电极与所述第三电极之间的区域加速。在所述第二电极与所述第三电极之间，阶段二中创建的电场存留于阶段三中。此场额外
地将离子朝漂移室加速。在其中所述经加速离子行进穿过所述漂移室的循环的第四及最终阶段期间，所述控制器使所述脉冲发生器将所述第一及第二电极维持在所述接地电势。在一些实施例中，此循环的第四阶段具有与用于检测离子的后续循环的相应第一阶段的部分时间重叠。替代地，后续循环的相应第一阶段可开始于所述第四阶段终止之后。在一些情况中，所述后续循环可为其中检测正离子的循环。所述TOF分析器可包含安置在所述漂移室下游以用于检测已行进穿过所述漂移室的离子(或其至少一部分)的离子检测器。在一些实施例中，离子偏转器安置在所述加速器级下游以将经加速正离子及负离子沿不同轨迹偏转以行进穿过所述漂移室的至少一部分。在一些此类实施例中，正离子镜安置在所述离子偏转器下游且经配置以从所述偏转器接收所述正离子且朝所述离子检测器反射所述离子。此外，所述负离子镜安置在所述偏转器下游且经配置以从所述偏转器接收所述负离子且朝所述离子检测器反射所述负离子。在一些实施例中，TOF分析器可包含级联安置在所述加速器级下游的正离子镜及负离子镜以将经加速正离子及负离子沿不同轨迹朝离子检测器反射。此实施例还可经配置使得级联镜反射正离子及负离子使得两种极性的离子遵循朝所述检测器的相同轨迹。在相关方面，揭示了一种TOF质谱仪，其包括用于接收多个离子的加速器级，其中所述加速器级包括多个电极。脉冲发生器经配置以交替地切换施加于所述电极中的一或多者的电压的极性以将所述加速器级交替地置于正离子模式及负离子模式中。在一些实施例中，正离子或负离子模式中的任一者包含用于接受多个离子到所述加速器级中的第一阶段、其中不接受额外离子到所述加速器级中且已积累在所述加速器级中的离子未经历电场的第二阶段、其中积累在所述加速器级中的离子被偏转且被加速到所述TOF质谱仪的无场漂移区中的第三阶段及其中所述加速器级的电极维持在接地电势且离子行进穿过所述漂移区以由所述质谱仪的检测器检测的第四阶段。在一些实施例中，所述TOF质谱仪进一步包括安置在所述加速器级下游以用于接收经加速离子的离子偏转器，其中所述偏转器有角度地将所述正离子及负离子分别分离到正离子路径及负离子路径上。安置在所述离子偏转器下游的正离子反射器接收沿所述正离子路径传播的正离子且朝所述质谱仪的离子检测器反射所述离子。安置在所述离子偏转器下游的负离子反射器接收沿所述负离子路径传播的负离子且朝所述离子检测器反射所述离子。另一方面，揭示了一种使用TOF分析器执行质谱分析的方法，其包括配置所述分析器的加速器级以在分别用于检测正离子及负离子的不同循环期间接收及加速正离子及
负离子。在每一循环期间，使所述经加速正离子及负离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质谱仪，其包括飞行时间TOF分析器，其包括加速器级，其包括多个电极且适于接收及加速多个离子，漂移室，其安置在所述加速器级下游以用于接收所述经加速离子的至少一部分，脉冲发生器，其耦合到所述加速器以用于施加一或多个电压于所述多个电极，控制器，其耦合到所述脉冲发生器且适于致使所述脉冲发生器调整施加于所述电极的一或多个电压以配置所述加速器级以在离子检测周期的不同循环期间接收及加速正离子及负离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.24 US 61/920,5631.一种质谱仪，其包括飞行时间TOF分析器，其包括加速器级，其包括多个电极且适于接收及加速多个离子，漂移室，其安置在所述加速器级下游以用于接收所述经加速离子的至少一部分，脉冲发生器，其耦合到所述加速器以用于施加一或多个电压于所述多个电极，控制器，其耦合到所述脉冲发生器且适于致使所述脉冲发生器调整施加于所述电极的一或多个电压以配置所述加速器级以在离子检测周期的不同循环期间接收及加速正离子及负离子。2.根据权利要求1所述的TOF分析器，其中所述脉冲发生器包括至少一个正电压源及至少一个负电压源以及用于选择性地将所述电压源耦合到所述多个电极的多个开关。3.根据权利要求2所述的TOF分析器，其中所述控制器选择性地激活所述开关中的一或多者及将所述开关中的一或多者解除激活以改变施加于所述一或多个电极的一或多个电压的极性以将所述加速器级从正离子模式配置为负离子模式。4.根据权利要求2所述的TOF分析器，其中所述控制器耦合到所述离子源且适于配置所述离子源以当所述加速器级在正离子模式中时向所述加速器级供应正离子，且当所述加速器级在负离子模式中时向所述加速器级供应负离子。5.根据权利要求1所述的TOF分析器，其中所述加速器级包括，第一电极，安置在所述第一电极下游的第二电极，及安置在所述第二电极下游的第三电极，其中加速器级经配置以接收所述离子到所述第一电极与所述第二电极之间的空间中。6.根据权利要求4所述的TOF分析器，其中所述第三电极经安置而邻近于所述漂移室的入口，且其中所述第三电极维持在所述接地电势。7.根据权利要求6所述的TOF分析器，其中所述控制器致使所述脉冲发生器在用于检测正离子的循环的第一阶段期间将所述第一电极及所述第二电极维持在所述接地电势以允许多个正离子积累在所述第一电极与所述第二电极之间的空间中。8.根据权利要求7所述的TOF分析器，其中所述控制器致使所述脉冲发生器在所述循环的第二阶段期间施加相等的正电压于所述第一电极及所述第二电极以抑制额外正离子进入所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中且在所述第二电极与所述第三电极之间创建电场。9.根据权利要求8所述的TOF分析器，其中所述控制器致使所述脉冲发生器在所述循环的第三阶段期间施加电压差于所述第一电极与所述第二电极之间以将积累在所述第一电极与所述第二电极之间的所述空间中的所述离子朝所述漂移室加速。10.根据权利要求9所述的TOF分析器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔蒂安·丹尼尔·迪马，罗伯特·霍伊夫勒，
申请(专利权)人：DH科技发展私人贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG