离子过滤装置制造方法及图纸

公开了一种使用装置根据离子的离子迁移率来过滤所述离子的方法，所述方法包括多个电极和被布置成并且适于向所述多个电极施加电压的一个或多个电压源，所述方法包括：使用所述一个或多个电压源生成一个或多个局部分离区域，其中离子可根据其离子迁移率在每个局部分离区域内分离；以及使每个局部分离区域以一定速度沿所述装置轴向移动，使得对于每个局部分离区域，具有处于选定范围内的离子迁移率值的所述离子与所述局部分离区域一起沿所述装置轴向传输，而具有超出所述范围的较高和/或较低离子迁移率的离子脱离所述局部分离区域，其中脱离所述局部分离区域的任何离子从所述装置内被去除和/或以其它方式与处于所述选定范围内的那些离子保持分开。范围内的那些离子保持分开。范围内的那些离子保持分开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子过滤装置
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2018年9月10日提交的第1814681.1号英国专利申请的优先权和权益。本申请的全部内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术大体上涉及用于根据诸如离子迁移率的物理化学性质来过滤离子的方法和装置，且确切地说，涉及质谱法和包含此类装置的质谱仪的方法。

技术介绍

[0004]已知通过以下方法来分析离子：根据诸如离子迁移率的物理化学性质来分离离子，并且然后检测分离的离子以使得不同物种的离子可以基于其不同的检测时间来进行区分。常规的线性场或行波离子迁移率分离器装置以脉冲方式进行操作，其中离子以离散包形式释放到装置中并且然后根据其离子迁移率沿装置进行分离。离子由此会在与其离子迁移率相关的特定漂移时间(从包释放测量所得)离开装置，且因此通过记录离开装置的离子，有可能为这些离子产生漂移时间(离子迁移率)质谱。此类装置中脉冲的频率受到最慢的离子物种离开装置所需时间的限制，这可能导致相对低的占空比(例如1％或更小)。可以通过在离子释放到装置中之前捕获离子来提升占空比，但这可接着引入空间电荷问题。
[0005]还已知多路复用的离子迁移率分离器，其中离子以较高的脉冲频率脉冲到装置中，使得来自不同脉冲的离子可以在装置内彼此重叠或彼此超越。较高的脉冲频率可以帮助提升占空比(和/或减少采用捕获的空间电荷效应)。但是，由于允许来自连续脉冲的离子进行重叠，因此记录的离开装置的离子所产生的信号可接着需要额外处理(反卷积)以获得有意义的漂移时间(离子迁移率)质谱。
[0006]在某些情况下，可只关注单个离子物种或相对较窄的离子迁移率范围，在此情况下，使用如上所述的常规离子迁移率分离器来分离所有离子可能效率相对较低。因此，还已知执行离子迁移率过滤，其中仅迁移率处于特定范围内的离子由装置进行传输。在此情况下，输出限于所关注的离子物种。过滤器通常可以使用连续波束或较短的捕获/释放周期进行操作，从而可以在较高占空比下进行操作而无需离子捕获或引入空间电荷效应。此外，过滤器的输出在时间上的打包化(packetized)通常明显小于分离器的输出。
[0007]当前可用的离子迁移率过滤器包含场辅助离子迁移率分离(field
‑
assisted ion mobility separation；
‘
FAIMS
’
)或差分迁移率分离(differential mobility separation；
‘
DMS
’
)装置。然而，将了解，这些装置基于在高场和低场条件下的差分迁移率而分离，而非为真正的离子迁移率过滤器，且因此当用于基于离子迁移率进行过滤时可能有些不准确。此外，当前的FAIMS和DMS装置通常具有相对低的灵敏度。而且，DMS装置需要与驱动电场正交的层状气流，这可难以维持，使得DMS装置的实施方案可为相对复杂的。
[0008]因此，期望提供改进的装置，其用于根据离子迁移率和/或其它物理化学性质来过滤离子。

技术实现思路

[0009]从第一方面，提供了一种使用包括多个电极和被布置成并且适于向多个电极施加电压的一个或多个电压源的装置根据物理化学性质来过滤离子的方法，所述方法包括：
[0010]使用一个或多个电压源生成一个或多个局部分离区域，其中离子可根据物理化学性质在每个局部分离区域内分离；以及
[0011]使每个局部分离区域以一定速度沿装置轴向移动，使得对于每个局部分离区域，具有处于选定范围内的物理化学性质值的离子与所述局部分离区域一起沿装置轴向传输，而具有超出所述范围的较高和/或较低物理化学性质值的离子脱离局部分离区域，
[0012]其中脱离局部分离区域的任何离子从装置内被去除和/或以其它方式与处于选定范围内的那些离子保持分开。
[0013]从第二方面，提供了一种根据物理化学性质来过滤离子的装置，所述装置包括：
[0014]多个电极；以及
[0015]一个或多个电压源，其被布置成并且适于向多个电极施加电压，以在使用中生成一个或多个局部分离区域，其中离子可根据物理化学性质在每个局部分离区域内分离，并且
[0016]其中每个局部分离区域以一定速度沿装置轴向移动，使得对于每个局部分离区域，具有处于选定范围内的物理化学性质值的离子与所述局部分离区域一起沿装置轴向传输，而具有超出所述范围的较高和/或较低物理化学性质值的离子脱离局部分离区域，
[0017]其中脱离局部分离区域的任何离子从装置内被去除和/或以其它方式与处于选定范围内的那些离子保持分开。
[0018]本文描述的实施例提供了例如具有较高灵敏度和/或占空比的离子有效过滤，同时仍然允许相对低复杂度的实施方案(使得可以提供相对简单的装置结构)。这是通过生成一个或多个局部分离区域来实现的，所述局部分离区域沿着装置轴向平移，并且每个局部分离区域用于过滤(滤出)具有特定范围的所关注的物理化学性质的离子。
[0019]确切地说，选择每个局部分离区域沿装置轴向平移时的速度，以使将具有一定物理化学性质值(或值的范围)的离子与局部分离区域一起携带。因此，当局部分离区域沿装置轴向平移时，处于物理化学性质的选定范围内的离子与局部分离区域一起传输。
[0020]然而，对于每个局部分离区域，超出选定范围的离子将通过比局部分离区域行进快(且因此移动到局部分离区域的前面并从前面
‘
落下
’
)或通过比局部分离区域行进慢(且因此从局部分离区域背面
‘
落下
’
)而脱离局部分离区域。
[0021]然后使脱离局部分离区域的任何离子与具有期望物理化学性质值的离子保持分离，并因此与局部分离区域一起传输。
[0022]确切地说，装置的与局部分离区域相邻的区域，或在其中设置有多个局部分离区域的局部分离区域之间的区域，可以被布置成将从局部分离区域脱离的任何离子与由所述局部分离区域传输的离子保持分离。例如，这些区域可以被配置成从装置中去除那些离子和/或以其它方式将那些离子与具有期望的物理化学性质值的离子分开。以此方式，可以有效地过滤(滤出)具有期望的物理化学性质值的离子。因此，这些区域还使随每个局部分离区域传输的离子保持分离，例如，与由其中设置有多个局部分离区域的其它局部分离区域传输的离子分离。
[0023]例如，在实施例中，可以在装置内过滤离子，使得只有具有选定的物理化学性质值或值的范围的离子才被装置向前传输(例如，用于后续分析和/或检测)。因此，在实施例中，对于每个局部分离区域，具有处于选定范围内的物理化学性质值的离子穿过装置朝向离子出口轴向传输，而具有超出物理化学性质的选定范围的值的离子不会穿过装置传输并且被丢失。
[0024]在此情况下，装置的与局部分离区域相邻的区域可以被布置成使得从装置去除脱离局部分离区域的离子。例如，离子可以被驱向电极(并因此而丢失)，或被驱出(例如，径向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用包括多个电极和被布置成并且适于向所述多个电极施加电压的一个或多个电压源的装置根据物理化学性质来过滤离子的方法，所述方法包括：使用所述一个或多个电压源生成一个或多个局部分离区域，其中离子能根据所述物理化学性质在每个局部分离区域内分离；以及使每个局部分离区域以一定速度沿所述装置轴向移动，使得对于每个局部分离区域，具有处于选定范围内的物理化学性质值的离子与所述局部分离区域一起沿所述装置轴向传输，而具有超出所述范围的较高和/或较低物理化学性质值的离子脱离所述局部分离区域，其中脱离所述局部分离区域的任何离子从所述装置内被去除和/或以其它方式与处于所述选定范围内的那些离子保持分开。2.根据权利要求1所述的方法，其中对于每个局部分离区域，具有处于所述选定范围内的物理化学性质值的离子穿过所述装置朝向离子出口轴向传输，而具有超出所述物理化学性质的所述选定范围的值的离子不会穿过所述装置传输并且被丢失。3.根据权利要求2所述的方法，其中脱离所述局部分离区域的离子被驱出所述装置和/或被驱向所述电极。4.根据权利要求1所述的方法，其中对于每个局部分离区域，具有处于所述选定范围内的物理化学性质值的离子作为第一离子包穿过所述装置朝向离子出口轴向传输，而同时具有较高和/或较低物理化学性质值并且脱离所述局部分离区域的任何离子作为一个或多个单独的离子包朝向所述离子出口传输。5.根据权利要求5所述的方法，其包括使用所述电压源生成与所述局部分离区域相邻的一个或多个DC势阱或势垒，其中脱离局部分离区域的任何离子被所述一个或多个DC势阱或势垒捕获并作为对应的一个或多个离子包朝向所述离子出口传输。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中脱离所述局部分离区域的所述离子在所述装置的所述出口处被丢弃。7.根据权利要求1所述的方法，其中对于每个局部分离区域，具有处于所述选定范围内的物理化学性质值的离子能沿所述装置轴向传输，而具有超出所述物理化学性质的所述选定范围的值的离子从所述装置径向喷出以向前传输。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述物理化学性质是离子迁移率。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中每个局部分离区域包括用于根据离子的离子迁移率来分离所述离子的轴向DC梯度。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中离子被径向限制在所述装置内。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其包括至少向所述装置内的所述局部分离区域施加质量或质荷比过滤场，使得仅具有一定质荷比或质荷比范围的离子被传输穿过所述装置。12.根据任一前述权利要求所述的方法，其包括生成多个局部分离区域，其中每个局部分离区域用于轴向传输具有处于所述物理化学性质的相应范围内的物理化学性质值的离子。13.根据权利要求12所述的方法，其中不同的局部分离区域用于对不同范围的所述物理化学性质进行过滤。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其包括：当局部分离区域与离子入口重合时，穿过所述装置的所述离子入口注入包离子，使得所述包内...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：英国质谱公司，
类型：发明
国别省市：