离子迁移率光谱测定法电力供应器的串扰补偿制造技术

本发明专利技术提供用于减少或消除离子迁移率谱仪中的串扰的设备、系统及方法。在一些方面中，所述设备、系统及方法可在不显著增加离子迁移率系统的总体电容性负载的情况下减少或消除串扰。根据申请人的教示的各种方面，本文中揭示串扰补偿电路，所述串扰补偿电路解决在与高敏感度下游质谱仪一起使用的离子迁移率谱仪中所产生的RF拾取及/或串扰方面的问题，所述高敏感度下游质谱仪例如是具有可耦合到所述离子迁移率谱仪的高速度气体接口的质谱仪。

【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在2014年6月23日提出申请的第62/015,885号美国临时申请案的优先权，所述美国临时申请案以其全文引用方式并入本文中。
技术介绍
微分迁移率光谱测定法通常在大气压力下或接近大气压力基于高场迁移率与低场迁移率之间的差别来分离离子。离子漂移通过迁移率单元(其通常具有由基本上均匀间隙分离的两个电极)，且通过暴露于交替高电场条件及低电场条件而分离。通过将不对称波形施加到迁移率单元内的电极来控制分离场。取决于离子的高场迁移率与低场迁移率之间的差别，其将朝向一个或另一电极迁移。可在电极之间施加小DC场以使离子向后偏转到迁移率单元的中心轴，使得离子可经传输到下游检测器或例如质谱仪等仪器。仅具有特定微分迁移率的离子将通过装置。现今所使用的主导分析器几何结构由提供均质电场的平坦的平面电极，或形成非均质场的弯曲单元几何结构表征。前者普遍地被称为微分迁移率谱仪(DMS)，且后者被称为高场不对称波形离子迁移率光谱测定法(FAIMS)(本文中统称为离子迁移率谱仪)。本专利技术教示将结合特定DMS配置进行描述，但也可适用于FAIMS装置。这些装置可共同地称作离子迁移率光谱测定法装置。离子分离可在强不对称波形(通常被称为分离电压(SV))的影响下显现。SV最常使用正弦波输出产生。在DMS中于离子迁移率单元内实现适当SV场的一种方式描述于第7,838,822号美国专利中，所述美国专利被同时拥有且特此以其全文引用方式并入。此示范性方法通过将两个离散正弦波施加到迁移率单元而形成SV，举例来说将3MHz正弦波施加于第一电极上，且将具有一半振幅的6MHz正弦波施加于第二电极上。关于此方法的净效应为将在本文中被称为FAIMS波形的波形，如在图1中所展示，且所述波形可用于DMS或FAIMS中。恰当FAIMS波形具有在迁移率单元中产生不对称的电场且具有基本上等于零的时间平均值的特性。SV6为低振幅、高频率信号；SV3为高振幅(大约两倍于电压)、低频率(频率的一半)信号。(3MHz正弦波以绿色展示且6MHz正弦波以橙色展示。)净效应为以深紫红色迹线展示的分离波形。应了解，SV6与SV3为谐波，此允许稳定FAIMS波形。产生FAIMS波形的现有方法利用具有基本上小于DMS系统中的其它电容的电容的DMS迁移率单元。
技术实现思路
根据申请人的本专利技术教示的设备、系统及方法允许减少或消除离子迁移率谱仪中的电串扰，且在一些方面中并不显著地增加离子迁移率系统(谱仪)的总体电容性负载。根据申请人的教示的各种方面，揭示串扰补偿电路的数个示范性实施例，所述串扰补偿电路解决在离子迁移率谱仪经配置以供与高敏感度下游质谱仪(例如具有可耦合到所述离子迁移率谱仪的高速度气体接口的质谱仪)一起使用(例如，相对于已知离子迁移率谱仪伸长)时所产生的RF拾取及/或串扰方面的问题。根据申请人的教示的各种方面，提供一种离子迁移率系统，所述离子迁移率系统包括：离子迁移率单元，其包括基本上均匀间隔开的至少第一电极及第二电极，所述离子迁移率单元具有单元电容；第一高压波形产生器，其经配置而以第一频率及第一振幅产生第一时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第一波形产生器电耦合到所述第一电极；第二高压波形产生器，其经配置而以第二频率及第二振幅产生第二时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第二波形产生器电耦合到所述第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；及串扰补偿电路，其经配置以减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一时间周期性信号及所述第二时间周期性信号的施加会在所述离子迁移率单元中产生不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。根据本专利技术教示的串扰补偿电路可具有多种配置。举例来说，在一些方面中，所述串扰补偿电路可包括：第一滤波器，其电耦合到所述第一电极且经配置以基本上滤除处于所述第二频率的信号分量；及第二滤波器，其电耦合到所述第二电极且经配置以基本上滤除处于所述第一频率的信号分量。举例来说，所述第一滤波器及所述第二滤波器可为陷波滤波器。在一些方面中，所述串扰补偿电路包括与所述单元电容并联的三阶电路。以实例方式，所述三阶电路可包括串联放置的第一电感器及第二电感器以及与所述第二电感器并联放置的电容器。在相关方面中，所述第二电感器可具有所述第一电感器的电感值的约一半的电感值。在一些方面中，所述串扰补偿电路可包括变压器，所述变压器磁性地耦合所述第一电极及所述第二电极。举例来说，所述变压器可包括对应于所述第一电极的第一绕组及对应于所述第二电极的第二绕组，其中所述第一绕组电耦合到所述第一电极且所述第二绕组经由电容器与所述第二绕组进行电通信。在一些方面中，所述电容器可具有基本上等于所述单元电容的电容。在一些方面中，质谱仪可耦合到所述离子迁移率单元的输出。在一些方面中，所述离子迁移率单元可为DMS及FAIMS中的一者。根据申请人的教示的各种方面，提供一种高场不对称波形设备，所述高场不对称波形设备包括：第一高压波形产生器，其经配置而以第一频率及第一振幅产生第一时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第一波形产生器经配置以电耦合到离子迁移率单元的第一电极；第二高压波形产生器，其经配置而以第二频率及第二振幅产生第二时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第二波形产生器经配置以电耦合到所述离子迁移率单元的第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；及串扰补偿电路，其经配置以减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一电极及所述第二电极处的电信号经配置以在所述离子迁移率单元中形成不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。根据申请人的教示的各种方面，提供一种用于减少离子迁移率谱仪中的串扰的方法。所述方法包括：用第一波形产生器以第一频率及第一振幅提供第一时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第一波形产生器电耦合到离子迁移率单元的第一电极；用第二波形产生器以第二频率及第二振幅提供第二时间周期性信号(例如，正弦信号)，所述第二波形产生器电耦合到所述离子迁移率单元的第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；及利用串扰补偿电路来减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一时间周期性信号及所述第二时间周期性信号的施加会在所述离子迁移率单元中产生不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。在一些方面中，所述串扰补偿电路可包括：第一滤波器，其电耦合到所述第一电极且经配置以基本上滤除处于所述第二频率的信号分量；及第二滤波器，其电耦合到所述第二电极且经配置以基本上滤除处于所述第一频率的信号分量。所述第一滤波器及所述第二滤波器可为陷波滤波器。在一些方面中，所述离子迁移率单元的所述第一电极及所述第二电极可基本上均匀间隔开，且所述离子迁移率单元展现单元电容。在相关方面中，所述串扰补偿电路可包括与所述单元电容并联的三阶电路。以实例方式，所述三阶电路可包括串联放置的第一电感器及第二电感器以及与所述第二电感器并联放置的电容器。在一些方面中，所述第二电感器可具有为所述第一电感器的电感值的约一半的电感值。在一些方面中，所述串扰补偿电路可包括变压器，所述变压器磁性地耦合所述第一电极及所述第二电极。举例来说，所述变压器可包括对应于所述第一电极的第一绕组及对应于所述第二电极的第二绕组，其中所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子迁移率系统，其包括：离子迁移率单元，其包括基本上均匀间隔开的至少第一电极及第二电极，所述离子迁移率单元具有单元电容；第一高压波形产生器，其经配置而以第一频率及第一振幅产生第一时间周期性信号，所述第一波形产生器电耦合到所述第一电极；第二高压波形产生器，其经配置而以第二频率及第二振幅产生第二时间周期性信号，所述第二波形产生器电耦合到所述第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；串扰补偿电路，其经配置以减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一时间周期性信号及所述第二时间周期性信号的施加会在所述离子迁移率单元中产生不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 US 62/015,8851.一种离子迁移率系统，其包括：离子迁移率单元，其包括基本上均匀间隔开的至少第一电极及第二电极，所述离子迁移率单元具有单元电容；第一高压波形产生器，其经配置而以第一频率及第一振幅产生第一时间周期性信号，所述第一波形产生器电耦合到所述第一电极；第二高压波形产生器，其经配置而以第二频率及第二振幅产生第二时间周期性信号，所述第二波形产生器电耦合到所述第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；串扰补偿电路，其经配置以减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一时间周期性信号及所述第二时间周期性信号的施加会在所述离子迁移率单元中产生不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。2.根据权利要求1所述的离子迁移率系统，其中所述串扰补偿电路包括：第一滤波器，其电耦合到所述第一电极且经配置以基本上滤除处于所述第二频率的信号分量：及第二滤波器，其电耦合到所述第二电极且经配置以基本上滤除处于所述第一频率的信号分量；且任选地其中所述第一滤波器及所述第二滤波器为陷波滤波器。3.根据权利要求1所述的离子迁移率系统，其中所述串扰补偿电路包括与所述单元电容并联的三阶电路；任选地其中所述三阶电路包括串联放置的第一电感器及第二电感器以及与所述第二电感器并联放置的电容器；且任选地其中所述第二电感器具有基本上为所述第一电感器的电感值的一半的电感值。4.根据权利要求1所述的离子迁移率系统，其中所述串扰补偿电路包括变压器，所述变压器磁性地耦合所述第一电极及所述第二电极；且任选地其中所述变压器包括对应于所述第一电极的第一绕组及对应于所述第二电极的第二绕组，其中所述第一绕组电耦合到所述第一电极且所述第二绕组经由电容器与所述第二绕组进行电通信。5.根据权利要求4所述的离子迁移率系统，其中所述电容器具有基本上等于所述单元电容的电容。6.根据权利要求1所述的离子迁移率系统，其进一步包括质谱仪，所述质谱仪耦合到所述离子迁移率单元的输出；且任选地其中所述离子迁移率单元包括DMS及FAIMS中的一者。7.一种高场不对称波形设备，其包括：第一高压波形产生器，其经配置而以第一频率及第一振幅产生第一时间周期性信号，所述第一波形产生器经配置以电耦合到离子迁移率单元的第一电极；第二高压波形产生器，其经配置而以第二频率及第二振幅产生第二时间周期性信号，所述第二波形产生器经配置以电耦合到所述离子迁移率单元的第二电极，所述第二频率为所述第一频率的谐波；及串扰补偿电路，其经配置以减少所述第一电极与所述第二电极之间的串扰，使得所述第一电极及所述第二电极处的电信号经配置以在所述离子迁移率单元中形成不对称且具有基本上等于零的时间平均值的电场。8.根据权利要求7所述的高场不对称波形设备，其中所述串扰补偿电路包括：第一滤波器，其电耦合到所述第一电极且经配置以基本上滤除处于所述第二频率的信号分量；及第二滤波器，其电耦合到所述第二电极且经配置以基本上滤除处于所述第一频率的信号分量；且任选地其中所述第一滤波器及所述第二滤波器为陷波滤波器。9.根据权利要求7所述的高场不对称波形设备，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔·福尔，蒂贝留·杰拉，布拉德利·施耐德，法尔希德·塔伊布，约翰·范德梅，
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