用于质谱分析的方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于质谱分析的方法、装置及系统。一种小型的低成本质谱仪，能够单元分辨10至50AMU的质量范围。该质谱仪包含相比于类似仪器增强设计性能的几项特征。高效的离子源实现相对较低的功耗而不牺牲测量分辨率。可变几何形状机械过滤器允许可变的分辨率。板载离子泵消除对外部泵浦源的需要。磁体和磁轭产生具有不同通量密度的磁场区域，以运行离子泵和扇形磁性质量分析器。真空室内的板载数字控制器和功率转换电路对质谱仪操作允许较大程度灵活性，消除对高压电馈通的需要。该小型的质谱仪感应进入气体的一百分比中的一小部分并向计算机返回质谱数据。

【技术实现步骤摘要】
201610481866

【技术保护点】
一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定支持10‑5mm Hg或更小的真空的真空室；(B)电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；(C)转换电路，布置在所述真空室中，以转换来自所述真空室的外部的功率源的输入电压，以便为所述电极提供所述电极电位；(D)馈通，具有小于或等于36V的介电强度，以提供所述转换电路和所述功率源之间的电连接；(E)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述电极电位；以及(F)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件，其中所述控制电子器件包括用于设置所述电极的所述电极电位的至少一个数字模拟转换器。

【技术特征摘要】
2011.02.14 US 61/442,385;2011.12.01 US 61/565,7631.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定支持10-5mm Hg或更小的真空的真空室；(B)电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；(C)转换电路，布置在所述真空室中，以转换来自所述真空室的外部的功率源的输入电压，以便为所述电极提供所述电极电位；(D)馈通，具有小于或等于36V的介电强度，以提供所述转换电路和所述功率源之间的电连接；(E)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述电极电位；以及(F)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件，其中所述控制电子器件包括用于设置所述电极的所述电极电位的至少一个数字模拟转换器。2.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定支持10-5mm Hg或更小的真空的真空室；(B)电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；(C)转换电路，布置在所述真空室中，以转换来自所述真空室的外部的功率源的输入电压，以便为所述电极提供所述电极电位；(D)馈通，具有小于或等于36V的介电强度，以提供所述转换电路和所述功率源之间的电连接；(E)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述电极电位；以及(F)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件，其中所述加热器包括在基板上布置的电阻式加热元件的网络。3.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定支持10-5mm Hg或更小的真空的真空室；(B)电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；(C)转换电路，布置在所述真空室中，以转换来自所述真空室的外部的功率源的输入电压，以便为所述电极提供所述电极电位；(D)馈通，具有小于或等于36V的介电强度，以提供所述转换电路和所述功率源之间的电连接；(E)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述电极电位；(F)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件；以及(G)离子泵，布置在所述真空室内，以将所述气体泵浦出所述真空室，以便维持所述10-5mm Hg或更小的真空。4.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定支持10-5mm Hg或更小的真空的真空室；(B)电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；(C)转换电路，布置在所述真空室中，以转换来自所述真空室的外部的功率源的输入电压，以便为所述电极提供所述电极电位；(D)馈通，具有小于或等于36V的介电强度，以提供所述转换电路和所述功率源之间的电连接；(E)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述电极电位；(F)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件；以及(G)无线通信接口，能操作地耦接至所述控制电子器件，以在所述真空室的内部和所述真空室的外部之间中继数据及指令。5.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定真空室；(B)磁体，位于限定至少一个间隙的磁轭中，所述磁体用于生成在所述至少一
\t个间隙内的第一区域中具有第一强度以及在所述至少一个间隙内的第二区域中具有第二强度的磁场；(C)离子泵，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第一区域中，以维持所述真空室的真空压力；(D)质量分析器，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第二区域中，以确定穿过所述真空室传播的经电离的分析物微粒的质量；(E)控制电极，布置在所述真空室中，以控制使所述分析物微粒电离的电子的加速；(F)转换电路，布置在所述真空室中，以向所述离子泵、所述控制电极和/或所述质量分析器提供经转换的电压；(G)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述控制电极的电位；以及(H)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件，其中所述控制电子器件包括用于设置所述电极的所述电极电位的至少一个数字模拟转换器。6.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定真空室；(B)磁体，位于限定至少一个间隙的磁轭中，所述磁体用于生成在所述至少一个间隙内的第一区域中具有第一强度以及在所述至少一个间隙内的第二区域中具有第二强度的磁场；(C)离子泵，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第一区域中，以维持所述真空室的真空压力；(D)质量分析器，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第二区域中，以确定穿过所述真空室传播的经电离的分析物微粒的质量；(E)控制电极，布置在所述真空室中，以控制使所述分析物微粒电离的电子的加速；(F)转换电路，布置在所述真空室中，以向所述离子泵、所述控制电极和/或所述质量分析器提供经转换的电压；(G)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述控制电极的电位；以及(H)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件，其中所述加热器包括在基板上布置的电阻式加热元件的网络。7.一种质谱仪，包括：(A)真空外壳，限定真空室；(B)磁体，位于限定至少一个间隙的磁轭中，所述磁体用于生成在所述至少一个间隙内的第一区域中具有第一强度以及在所述至少一个间隙内的第二区域中具有第二强度的磁场；(C)离子泵，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第一区域中，以维持所述真空室的真空压力；(D)质量分析器，被放置为在所述至少一个间隙内的所述第二区域中，以确定穿过所述真空室传播的经电离的分析物微粒的质量；(E)控制电极，布置在所述真空室中，以控制使所述分析物微粒电离的电子的加速；(F)转换电路，布置在所述真空室中，以向所述离子泵、所述控制电极和/或所述质量分析器提供经转换的电压；(G)控制电子器件，布置在所述真空室中且能操作地耦接至所述转换电路，以改变所述控制电极的电位；(H)加热器，能操作地耦接至所述控制电子器件并且与所述真空室内的至少一个组件热连通，以响应于来自所述控制电子器件的信号而加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件；以及(I)无线通信接口，能操作地耦接至所述控制电子器件，以在所述真空室的内部和所述真空室的外部之间中继数据及指令。8.一种质谱仪，包括：真空外壳，限定真空室，所述真空室内维持10-5mm Hg或更小的压力；电极，布置在所述真空室中且配置为被充电至电极电位，以控制穿过所述真空室传播的带电微粒的加速；数字控制器，布置在所述真空室中且与所述电极处于电通信中，以控制所述电极处的所述电极电位；以及加热器，与所述真空室内的至少一个组件热连通，以加热所述至少一个组件，以便将气体逐出所述至少一个组件。9.根据权利要求8所述的质谱仪，其中，所述电极包括栅电极，以控制电子的流动；并且所述数字控制器被配置为调制所述栅电极处的所述电极电位。10.根据权利要求9所述的质谱仪，进一步包括：信号处理电子器件，能操作地耦接至所述数字控制器，以处理用于调制所述栅电极处的所述电极电位的数字控制器信号，以便提高所述质谱仪的信噪比。11.根据权利要求10所述的质谱仪，其中所述信号处理电子器件被配置为利用同步检测信号处理技术和/或随机系统识别信号处理技术来处理所述数字控制器信号。12.根据权利要求8所述的质谱仪，进一步包括：通信模块，布置在所述真空室中并且能操作地耦接至所述数字控制器，以在所述数字控制器和位于所述真空室外部的至少一个电子组件之间中继数据和/或指令。13.根据权利要求12所述的质谱仪，其中所述通信模块包括无线通信接口，所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·W·亨特，布莱恩·D·埃蒙，哈罗德·F·埃蒙，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US