用于将离子从大气压力环境输送到低压力环境的接口制造技术

一种接口将离子从第一压力环境输送到较低压力分析仪器，并且可以包括：被抽空到小于所述第一压力的第二压力的第一区域、设置在所述第一区域中的第一离子漏斗、位于所述第一区域中与所述第一离子漏斗的离子出口端相对的第一离子毯、被抽空到小于所述第二压力并且大于所述仪器压力的第三压力的第二区域、设置在所述第二区域中的第二离子漏斗以及位于所述第二区域中与所述第二离子漏斗的离子出口端相对的第二离子毯。来自所述环境的离子顺序通过所述第一离子漏斗和所述第二离子漏斗，并且进入所述分析仪器。所述第一离子漏斗和所述第二离子漏斗中的每一个都限定出通过其的锥形轴向通道，所述锥形轴向通道各自在其中都限定出相应的虚拟射流干扰器。出相应的虚拟射流干扰器。出相应的虚拟射流干扰器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将离子从大气压力环境输送到低压力环境的接口
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2018年6月4日提交的美国临时专利申请第62/680,223号的权益和优先权，并且是于2019年1月11日提交的国际专利申请第PCT/US2019/013274号的部分继续申请案，这两者的公开内容都通过引用全部并入本文。
[0002]政府权利本专利技术是在由美国国家科学基金会授予的CHE1531823下的政府支持下进行的。美国政府在本专利技术中享有某些权利。


[0003]本公开总体上涉及用于将广泛质量范围的离子从较高压力环境输送到较低压力环境的仪器，并且更具体地涉及配置为以产生具有低过剩动能的输送离子的方式输送这样的离子的这种仪器。

技术介绍

[0004]质谱分析法提供通过根据离子质量和电荷分离物质的气态离子来鉴别化学成分。已经开发了各种仪器和技术来确定这些分离的离子的质量，并且一种这样的技术被称为电荷检测质谱分析法（CDMS）。当离子穿过电极并且在电极上诱导电荷时，CDMS直接测量单独离子而不是一组离子的电荷状态。通过CDMS处理的离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接口，用于将离子从处于第一压力的环境输送到分析仪器中，所述分析仪器被控制到小于所述第一压力的仪器压力，所述接口包括：第一区域，第一泵，所述第一泵配置为在所述第一区域中建立第二压力，所述第二压力小于所述第一压力并且大于所述仪器压力，第一离子漏斗，所述第一离子漏斗设置在所述第一区域中并且具有：第一漂移区域，所述第一漂移区域限定出第一端、相对的第二端和通过其的第一轴向通道；以及第一漏斗区域，所述第一漏斗区域限定出联接到所述第一漂移区域的所述第二端的第一端、相对的第二端和通过其的第二轴向通道，所述第二轴向通道从所述第一漏斗区域的所述第一端处的所述第一轴向通道的截面面积逐渐减小至其所述第二端处的减小的截面面积，其中，来自所述环境的所述离子进入所述第一漂移区域的所述第一端并且在所述第一漏斗区域的所述第二端处离开，以及其中，所述第二轴向通道在其中限定出第一虚拟射流干扰器，第一离子毯，所述第一离子毯设置在所述第一区域中，与所述第一离子漏斗的所述第二端相对，并且限定出通过其的第一离子出口，第二区域，第二泵，所述第二泵配置为在所述第二区域中建立第三压力，所述第三压力小于所述第二压力并且大于所述仪器压力，第二离子漏斗，所述第二离子漏斗设置在所述第二区域中并且具有：第二漂移区域，所述第二漂移区域限定出第一端、相对的第二端和通过其的第三轴向通道；以及第二漏斗区域，所述第二漏斗区域限定出联接到所述第二漂移区域的所述第二端的第一端、相对的第二端和通过其的第四轴向通道，所述第四轴向通道从所述第二漏斗区域的所述第一端处的所述第三轴向通道的截面面积逐渐减小至其所述第二端处的减小的截面面积，其中，离开所述第一离子漏斗的离子进入所述第二漂移区域的所述第一端并且在所述第二漏斗区域的所述第二端处离开，以及其中，所述第四轴向通道在其中限定出第二虚拟射流干扰器，以及第二离子毯，所述第二离子毯设置在所述第二区域中，与所述第二离子漏斗的所述第二端相对，并且限定出通过其的第二离子出口，其中，离开所述第二离子出口的离子进入所述分析仪器的离子进口。2.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一虚拟射流干扰器和所述第二虚拟射流干扰器配置为对通过所述第一离子漏斗和所述第二离子漏斗中的相应离子漏斗的所述离子进行热化。3.根据权利要求1或2所述的接口，其中，所述第一虚拟射流干扰器由所述第一离子漏斗内的压力积聚和气体逆流的组合产生，使得所述第一虚拟射流干扰器干扰从所述第一漂移区域的所述第一端进入所述第一离子漏斗的气体射流，以及其中，所述第二虚拟射流干扰器由所述第二离子漏斗内的压力积聚和气体逆流的组合产生，使得所述第二虚拟射流干扰器干扰从所述第二漂移区域的所述第一端进入所述第二离子漏斗的气体射流。4.根据权利要求1至3中任一项所述的接口，其中，所述第一离子毯包括第一平面基板，所述第一平面基板在其面向所述第一漏斗区域的所述第二端的主要平面表面上围绕所述
第一离子出口限定出第一多个嵌套的同心导电环，以及其中，所述第二离子毯包括第二平面基板，所述第二平面基板在其面向所述第二漏斗区域的所述第二端的主要平面表面上围绕所述第二离子出口限定出第二多个嵌套的同心导电环。5. 根据权利要求1至3中任一项所述的接口，所述接口还包括至少一个DC电压源，所述DC电压源配置为：在所述第一多个嵌套的同心导电环之间建立第一电场梯度，所述第一电场梯度被定向为引导离开所述第一漏斗区域的所述第二端的离子通过所述第一离子毯的所述第一离子出口，以及在所述第二多个嵌套的同心导电环之间建立第二电场梯度，所述第二电场梯度被定向为引导离开所述第二漏斗区域的所述第二端的离子通过所述第二离子毯的所述第二离子出口。6. 根据权利要求5所述的接口，所述接口还包括至少一个RF电压源，所述RF电压源配置为：至少将第一RF电压施加到所述第一多个嵌套的同心导电环，以引导离开所述第一漏斗区域的所述第二端的离子通过所述第一离子毯的所述第一离子出口，以及至少将第二RF电压施加到所述第二多个嵌套的同心导电环，以引导离开所述第二漏斗区域的所述第二端的离子通过所述第二离子毯的所述第二离子出口。7.根据权利要求1至6中任一项所述的接口，其中，所述第一离子毯与所述第一漏斗区域的所述第二端间隔开，并且所述第二离子毯与所述第二漏斗区域的所述第二端间隔开，并且还包括：用于将所述第一离子毯密封到所述第一漏斗区域的所述第二端的装置，以及用于将所述第二离子毯密封到所述第二漏斗区域的所述第二端的装置。8.根据权利要求1至7中任一项所述的接口，其中，所述第一漂移区域的所述第一轴向通道具有第一恒定截面面积，以及其中，所述第二漂移区域的所述第三轴向通道具有第二恒定截面面积。9.根据权利要求8所述的接口，其中，所述第一恒定截面面积等于所述第二恒定截面面积。10.根据权利要求1至9中任一项所述的接口，其中，所述第一压力和所述第二压力之间的压差产生呈第一射流的形式的定向气流，所述定向气流将所述离子输送到所述第一离子漏斗的所述第一漂移区域的所述第一端中，以及其中，所述第一漏斗区域内的所述第一虚拟射流干扰器至少部分地驱散所述第一射流，以及其中，所述第二压力和所述第三压力之间的压差产生呈第二射流的形式的另一定向气流，所述另一定向气流将离开所述第一离子漏斗的所述离子输送到所述第二离子漏斗的所述第二漂移区域的所述第一端中，以及其中，所述第二漏斗区域内的所述第二虚拟射流干扰器至少部分地驱散所述第二射流。11.根据权利要求1至10中任一项所述的接口，其中，进入所述第一离子漏斗的所述第一漂移区域的所述离子具有范围在道尔顿和兆道尔顿之间的质量，以及其中，所述第一虚拟射流干扰器和所述第二虚拟射流干扰器对通过第一和第二相
应离子漏斗的所述离子进行热化，使得热化的所述离子以低过剩动能离开所述第二离子毯的所述第二离子出口。12. 根据权利要求1至11中任一项所述的接口，其中，所述第一离子漏斗包括第一多个环形电极，所述环形电极沿所述第一漂移区域和所述第一漏斗区域中的每一个轴向间隔开并且限定出通过其的所述第一轴向通道和所述第二轴向通道，并且所述第二离子漏斗包括第二多个环形电极，所述环形电极沿所述第二漂移区域和所述第二漏斗区域中的每一个轴向间隔开，并且限定出通过其的所述第三轴向通道和所述第四轴向通道，所述接口还包括：至少一个DC电压源，所述DC电压源配置为产生至少一个DC电压，以及装置，所述装置用于将所述至少一个DC电压联接到所述第一多个电极和所述第二多个电极，以在所述第一轴向通道和所述第二轴向通道内建立第一电场并且在所述第三轴向通道和所述第四轴向通道内建立第二电场，所述第一电场被定向为朝向所述第一离子毯驱动离子通过所述第一轴向通道和所述第二轴向通道，所述第二电场被定向为驱动离子朝向所述第二离子毯通过所述第三轴向通道和所述第四轴向通道。13. 根据权利要求1至11中任一项所述的接口，其中，所述第一离子漏斗包括第一多个环形电极，所述环形电极沿所述第一漂移区域和所述第一漏斗区域中的每一个轴向间隔开并且限定出通过其的所述第一轴向通道和所述第二轴向通道，并且所述第二离子漏斗包括第二多个环形电极，所述环形电极沿所述第二漂移区域和所述第二漏斗区域中的每一个轴向间隔开，并且限定出通过其的所述第三轴向通道和所述第四轴向通道，所述接口还包括：至少一个RF电压源，所述RF电压源配置为产生至少一个RF电压，以及装置，所述装置用于将所述至少一个RF电压联接到所述第一多个环形电极和所述第二多个环形电极，以使通过所述第一轴向通道和所述第二轴向通道的离子朝向穿过所述第一轴向通道和所述第二轴向通道在中心限定的第一纵向轴线径向地集中，并且使通过所述第三轴向通道和所述第四轴向通道的离子朝向穿过所述第三轴向通道和所述第四轴向通道在中心限定的第二纵向轴线径向地集中。14.根据权利要求1至13中任一项所述的接口，其中，所述第一压力是大气压力，并且所述仪器压力是第一真空，以及其中，所述第一泵配置为将所述第一区域中的所述第二压力控制在几十托的范围内，以及其中，所述第二泵配置为将所述第二区域中的所述第三压力控制在约第二真空的范围内，所述第二真空具有小于第一真空的真空大小的真空大小，即10托。15.一种接口，用于将离子从处于第一压力的环境输送到分析仪器中，所述分析仪器被控制到小于所述第一压力的仪器压力，所述接口包括：第一区域，第一泵，所述第一泵配置为在所述第一区域中建立第二压力，所述第二压力小于所述第一压力并且大于所述仪器压力，第一离子漏斗，所述第一离子漏斗设置在所述第一区域中并且具有：第一漂移区域，所述第一漂移区域限定出第一端、相对的第二端和通过其的第一轴向通道；以及第一漏斗区域，所述第一漏斗区域限定出联接到所述第一漂移区域的所述第二端的第一端、相对的第二端和通过其的第二轴向通道，所述第二轴向通道从所述第一漏斗区域的所述第一端处的
所述第一轴向通道的截面面积逐渐减小至其所述第二端处的减小的截面面积，其中，来自所述环境的所述离子进入所述第一漂移区域的所述第一端并且在所述第一漏斗区域的所述第二端处离开，第一离子毯，所述第一离子毯设置在所述第一区域中，与所述第一离子漏斗的所述第二端相对，并且限定出通过其的第一离子出口，第二区域，第二泵，所述第二泵配置为在所述第二区域中建立第三压力，所述第三压力小于所述第二压力并且大于所述仪器压力，第二离子漏斗，所述第二离子漏斗设置在所述第二区域中并且具有：第二漂移区域，所述第二漂移区域限定出第一端、相对的第二端和通过其的第三轴向通道；以及第二漏斗区域，所述第二漏斗区域限定出联接到所述第二漂移区域的所述第二端的第一端、相对的第二端和通过其的第四轴向通道，所述第四轴向通道从所述第二漏斗区域的所述第一端处的所述第三轴向通道的截面面积逐渐减小至其所述第二端处的减小的截面面积，其中，离开所述第一离子漏斗的离子进入所述第二漂移区域的所述第一端并且在所述第二漏斗区域的所述第二端处离开，以及第二离子毯，所述第二离子毯设置在所述第二区域中，与所述第二离子漏斗的所述第二端相对，并且限定出通过其的第二离子出口，其中，离开所述第二离子出口的离子进入所述分析仪器的离子进口，其中，所述第一漏斗区域内的压力积聚和气体逆流的组合在所述第一漏斗区域内形成第一区，所述第一区至少部分地对通过所述第一离子漏斗的所述离子进行热化，以及其中，所述第二漏斗区域内的压力积聚和气体逆流的组合在所述第二漏斗区域内形成第二区，所述第二区至少部分地对通过所述第二离子漏斗的所述离子进行热化。16.根据权利要求15所述的接口，其中，所述第一压力和所述第二压力之间的压差产生呈第一射流的形式的定向气流，所述定向气流将所述离子输送到所述第一离子漏斗的所述第一漂移区域的所述第一端中，并且所述第二压力和所述第三压力之间的压差产生呈第二射流的形式的另一定向气流，所述另一定向气流将离开所述第一离子漏斗的所述离子输送到所述第二离子漏斗的所述第二漂移区域的所述第一端中，以及其中，所述第一离子漏斗的第一漏斗区域内的第一创建区限定出至少部分地驱散所述第一射流的第一虚拟射流干扰器，并且所述第二离子漏斗的第二漏斗区...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：印地安纳大学理事会，
类型：发明
国别省市：