本发明专利技术涉及一种用于操作具有至少一个第一、第二和第三电极的离子门的方法，这些电极以在受离子门影响的离子的预设的漂移方向上，第二电极布置在第一电极之后，并且第三电极布置在第二电极之后的方式，依次布置在漂移方向上，其中，通过在上面提及的电极中的一个或多个上施加时间变化的电位，离子门在闭合状态和打开状态之间切换，在闭合状态中，离子在预设的漂移方向上不能漂移通过离子门，而在打开状态中，离子在预设的漂移方向上能够漂移通过离子门，其中，通过在第一闭合状态中，通过在第二和第三电极之间施加第一电位差来闭合离子门，并且在第二闭合状态中，通过在第一和第二电极之间施加第二电位差来闭合离子门，在包括离子门的打开状态和闭合状态的离子门的开关周期中，产生离子门的两个不同的闭合状态。本发明专利技术还涉及一种具有离子传输区域的装置和用于执行所述方法的计算机程序。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作离子门的方法、具有离子传输区域的装置以及计算机程序
本专利技术涉及一种用于操作具有至少一个第一、第二和第三电极的离子门的方法，这些电极以在受离子门影响的离子的预设的漂移方向上，第二电极布置在第一电极之后，并且第三电极布置在第二电极之后的方式，依次布置在漂移方向上，其中，通过在上面提及的电极中的一个或多个上施加时间变化的电位，离子门在闭合状态和打开状态之间切换，在闭合状态中，离子在预设的漂移方向上不能漂移通过离子门，而在打开状态中，离子在预设的漂移方向上能够漂移通过离子门。本专利技术还涉及一种具有离子传输区域和至少一个场产生装置的装置，具有离子传输区域和至少一个场产生装置，所述场产生装置用于借助电场使离子在离子传输区域中在预设的漂移方向上移动，其中，离子传输区域具有离子门，离子门具有至少一个第一、第二和第三电极，这些电极以在预设的离子漂移方向上，第二电极布置在第一电极之后，并且第三电极布置在第二电极之后的方式，在漂移方向上依次布置，其中，所述装置还具有用于控制离子门的控制装置，其被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。此外，本专利技术涉及一种用于执行所述方法的计算机程序。本专利技术主要涉及对离子流的控制，例如在诸如离子迁移谱仪的分析设备中对离子流进行时钟控制。为了影响离子流，可以使用所谓的离子门。在这种情况下，本专利技术主要涉及离子迁移谱分析以及相关设备、即离子迁移谱仪和利用其形成的气体分析装置领域。
技术介绍
在WO2015/091146A1中描述了具有离子迁移谱仪的这种气体分析装置。离子迁移谱仪是用于快速且高灵敏度地进行痕量气体分析的设备，痕量气体分析根据在电场影响下穿过中性气体的物质的离子的移动来分离并且识别该物质。在此，一种常见的实施方式是所谓的飞行时间-离子迁移谱仪，其测量离子经过定义的路径所需的时间。其由四个主要部件组成：产生离子的离子源；让离子团以周期性的间隔通过的离子门；漂移路径，沿着该漂移路径测量飞行时间；以及记录击中的离子流的检测器。因为离子团扩大在起始时间点直接在所观察的飞行时间的散射中或者在离子团扩大中聚集在检测器上，并且分析性能因此降低，所以快速离子门是每个飞行时间-离子迁移谱仪的重要部件。优化的离子门因此对于这些设备中的每一个都有很大的益处。离子门尤其也称为门或快门，将离子从离子源运送到漂移路径中也称为注入。在WO2015/091146A1中描述的具有由依次布设的三个电极组成的布置的离子门已经具有很多优点，特别是通过三电极结构可以使由用于输送离子的场产生装置产生的场的扭曲最小。然而，在此描述的用于操作离子门的方式导致忽视慢离子种类，即这种慢离子从分析中被排除，因为其经常不能在要求时间内通过离子门。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于操作前面描述的类型的离子门的方法，通过其使对慢离子的忽视最少。此外，给出用于此的相应的装置以及计算机程序。上述技术问题通过用于操作具有至少一个第一、第二和第三电极的离子门的方法来解决，这些电极以在受离子门影响的离子的预设的漂移方向上，第二电极布置在第一电极之后，并且第三电极布置在第二电极之后的方式，依次布置在漂移方向上，其中，通过在上面提及的电极中的一个或多个上施加时间变化的电位，离子门在闭合状态和打开状态之间切换，在闭合状态中，离子在预设的漂移方向上不能漂移通过离子门，而在打开状态中，离子在预设的漂移方向上能够漂移通过离子门，其中，通过在第一闭合状态中，通过在第二和第三电极之间施加第一电位差来闭合离子门，并且在第二闭合状态中，通过在第一和第二电极之间施加第二电位差来闭合离子门，在包括离子门的打开状态和闭合状态的离子门的开关周期中，产生离子门的两个不同的闭合状态。本专利技术在此结合了如下优点：-不再或至少不再发生实际相关的对特定离子种类的忽视。慢离子也能够在期望的离子门的开关周期内通过离子门，因此能够用于分析。-离子门不使离子传输区域内、即离子要通过漂移经过的区域内的期望的场走向扭曲。-离子门在机械上简单地构造，因此能够简单并且低成本地制造。离子门可以用相对小的电压操作，因此对于可使用的电离源的选择没有限制。这通过引入离子门的附加的开关状态、即两个不同的闭合状态来实现。通过在第二和第三电极之间施加第一电位差，离子门仅在一侧闭合，即关于在第二和第三电极之间形成的后腔室闭合。在这种状态下，离子仍然可以通过在后腔室之前形成的第一和第二电极之间的前腔室。与此对应，直接在中间的第二电极处提供离子。如果现在切换到打开状态，则在没有延迟或忽视的情况下开始向另一个离子传输区域的离子注入。通过随后切换到第二闭合状态，离子门可以关于前腔室、即第一和第二电极之间的腔室闭合。但是离子、还有较慢的离子因此已经通过了第二电极，并且位于离子不再受离子门的闭合状态影响的区域内。离子通过离子门以及相应装置的离子传输区域的相邻区域的连续漂移运动也称为离子流。离子门的闭合、即第一闭合状态或第二闭合状态的设置，通过在相应地参与的电极上、即一方面在第二和第三电极上、另一方面在第一和第二电极上，产生阻止离子流的电位差来实现。对于正离子，在第一闭合状态下，在第二电极上产生比在第三电极上低的电位，而对于第二闭合状态，在第二电极上产生比在第一电极上高的电位。对于负离子，相应地相反地产生电位差。本专利技术有利地利用如下事实：在三个依次布置的、特别是平行的电极之间，在电极之间存在两个中间空间，这两个中间空间可以用于闭合离子门，因此可以用于调节(Shuttern)离子。阻止离子通过离子门的前腔室的中间(第二)电极上的电位下面也称为第二闭合电位。对于正离子，在此是比第一电极的电位更正的电位，对于负离子是更负的电位。与此相反，还存在阻止离子通过后腔室的中间电极的第一闭合电位。对于正离子，在此是比第三电极的电位更负的电位，对于负离子是更正的电位。在此，在离子的飞行方向上对电极进行连续编号。此外，还存在位于外侧电极的电位之间的通过电位。其通常、但是不一定位于外侧电极的电位之间中间。通过在这三个电位之间进行巧妙的变换，可以在没有忽视的情况下注入离子。在初始状态下，在中间电极上施加第一闭合电位，使得离子门的前腔室已经被离子填充，因为离子可以通过前腔室。现在，将中间栅格切换到通过电位，因此注入离子。因为直接在中间栅格处提供离子，因此在没有延迟或忽视的情况下开始注入。为了结束注入，将中间栅格切换到第二闭合电位。前腔室中的所有离子放电，并且没有其它离子可以通过离子门。但是，后舱室保持可通过，从而注入在该时间点已经通过中间栅格的所有离子，而不像在其它离子门原理下一样，在闭合离子门时离子又需要放电。在所有离子离开后腔室之后，中间栅格又被重新切换到第一闭合电位，并且离子门又处于其初始状态。通过这种变换，没有离子可以通过离子门，因为由于之前施加的第二闭合电位，前腔室不再包含离子。因此，尽管离子门在物理上具有两个大的消除区域，但是不再存在对于慢离子种类的忽视。这通过借助巧妙的接线使相应地有效的消除区域围绕注入的离子团移动来实现。根据本专利技术的有利的扩展设置为，在离子门的开关周期期间，首先采取第一闭合状态，之后采取打开状态，然后采取第二闭合状态。这具有使对于慢离子的忽视最小的优点。根据本专利技术的有利的扩展设置为，在第二闭本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于操作具有至少一个第一、第二和第三电极(60，61，62)的离子门(6)的方法，所述第一、第二和第三电极以在受离子门(6)影响的离子的预设的漂移方向(D)上，第二电极(61)布置在第一电极(60)之后，并且第三电极(62)布置在第二电极(61)之后的方式，依次布置在漂移方向(D)上，其中，通过在上面提及的电极(60，61，62)中的一个或多个上施加时间变化的电位(U)，离子门(6)在闭合状态和打开状态之间切换，在闭合状态中，离子在预设的漂移方向(D)上不能漂移通过离子门(6)，而在打开状态中，离子(6)在预设的漂移方向(D)上能够漂移通过离子门(6)，其特征在于，通过在第一闭合状态中，通过在第二和第三电极(61，62)之间施加第一电位差(U1)来闭合离子门(6)，并且在第二闭合状态中，通过在第一和第二电极(60，61)之间施加第二电位差(U3)来闭合离子门(6)，在包括离子门(6)的打开状态和闭合状态的离子门(6)的开关周期中，产生离子门(6)的两个不同的闭合状态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 DE 102015112869.11.一种用于操作具有至少一个第一、第二和第三电极(60，61，62)的离子门(6)的方法，所述第一、第二和第三电极以在受离子门(6)影响的离子的预设的漂移方向(D)上，第二电极(61)布置在第一电极(60)之后，并且第三电极(62)布置在第二电极(61)之后的方式，依次布置在漂移方向(D)上，其中，通过在上面提及的电极(60，61，62)中的一个或多个上施加时间变化的电位(U)，离子门(6)在闭合状态和打开状态之间切换，在闭合状态中，离子在预设的漂移方向(D)上不能漂移通过离子门(6)，而在打开状态中，离子(6)在预设的漂移方向(D)上能够漂移通过离子门(6)，其特征在于，通过在第一闭合状态中，通过在第二和第三电极(61，62)之间施加第一电位差(U1)来闭合离子门(6)，并且在第二闭合状态中，通过在第一和第二电极(60，61)之间施加第二电位差(U3)来闭合离子门(6)，在包括离子门(6)的打开状态和闭合状态的离子门(6)的开关周期中，产生离子门(6)的两个不同的闭合状态。2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，在离子门(6)的一个开关周期期间，首先采取第一闭合状态，之后采取打开状态，然后采取第二闭合状态。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二闭合状态之后，又采取第一闭合状态。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在离子门(6)的一个开关周期期间，仅改变第二电极(61)上的电位(U)。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：S齐默尔曼，A柯克，
申请(专利权)人：汉诺威戈特弗里德威廉莱布尼茨大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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