用于向电极施加AC电压的变压器制造技术

一种离子光学装置，其包括：多个电极2；第一AC电压源6；以及变压器4，所述变压器具有：环形芯8；初级绕组10，所述初级绕组连接到所述AC电压源6并穿过所述环形芯8内的孔口；以及至少一个次级绕组13、15，所述至少一个次级绕组缠绕在所述环形芯8上并电连接到所述多个电极中的多者。的多者。的多者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于向电极施加AC电压的变压器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年3月4日提交的英国专利申请第1902884.4号的优先权和权益。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一种用于向离子光学装置中的多个电极施加AC电压的变压器。例如，可以施加AC电压以激发离子或校正由电极产生的电场中的失真。电场中的这种失真可能是由例如电极或为那些电极供电的电压源的缺陷引起的。

技术介绍

[0004]典型的四极质量分析仪有四个杆电极，它们布置成正方形阵列，并且它们的轴线彼此平行。第一组沿直径方向相对的电极电连接在一起以形成第一对电极，而其余两个沿直径方向相对的电极电连接在一起以形成第二对电极。通常在电极对之间施加100kHz至3000KHz(例如大约1MHz)范围内的高压RF信号。在电极对之间还施加DC偏移电压。离子进入四极质量分析仪的入口端并沿着它在杆电极之间传送，但只有具有一定质荷比的离子才能到达杆组的末端，因为其它离子的轨迹不稳定且与杆电极碰撞。可以选择施加到四极杆组的电压，以便仅传输期望的离子。因此，四极质量分析仪充当质量过滤器。
[0005]除了上面提到的主RF电压之外，已知在任一对(或两对)沿直径方向相对的杆电极之间以差分方式施加另一个AC电压，以增强装置的分析性能。然而，实际上，由于存在四极操作所需的主RF电压，因此很难施加此附加电压。

技术实现思路

[0006]从第一方面，本专利技术提供了一种离子光学装置，其包括：多个电极；第一AC电压源；以及第一变压器，所述第一变压器具有：环形芯；初级绕组，所述初级绕组连接到AC电压源并穿过环形芯内的孔口；以及至少一个次级绕组，所述至少一个次级绕组缠绕在环形芯上并电连接到所述多个电极中的多者。
[0007]AC电压源向初级绕组供应AC电压，其然后在至少一个次级绕组中感应出电压。然后次级绕组将感应电压供应给它所连接的电极。
[0008]这可用于平衡或调整施加到电极的另一AC或RF电压，例如抵消由那些AC或RF电压产生的不完美电场。替代地，第一AC电压源可用于向电极添加AC(例如偶极)激励波形以激励和/或喷射离子。除了另一AC或RF电压之外，还可以施加AC激励波形，并且所述AC激励波形可以具有与所述另一AC或RF电压不同的频率和/或相位。例如，此激励波形可用于质量选择性地激励离子光学装置中的离子。
[0009]本文所公开的变压器的配置能够使其对离子光学装置中的其它电路(如RF电路)的影响降到最低。
[0010]初级绕组可以不缠绕在环形芯上。例如，初级绕组可以包括沿着轴线(例如中心轴
线)穿过环形芯中的孔口传送的基本上笔直的部分。
[0011]初级绕组的基本上笔直的部分可以是刚性导体。
[0012]多个电极可以被布置成限定用于引导和/或捕获离子的区域。
[0013]环形芯可以是铁氧体芯。
[0014]装置可以包括包括电绝缘体，所述电绝缘体布置在初级绕组与次级绕组之间的空间中的环形芯的孔口内。
[0015]绝缘体可以具有细长的管状形状，如圆柱形形状。
[0016]绝缘体可以从环形芯的任一侧向外延伸。
[0017]绝缘体的径向外表面可以物理接触次级绕组的径向内侧；和/或初级绕组的外表面可以与绝缘体的内表面物理接触。这消除了间隙或空隙，否则这些间隙或空隙可能会导致次级和/或初级绕组的局部放电(即电击穿)。
[0018]绝缘体的径向外表面可以与次级绕组的径向内表面形成过盈配合；和/或绝缘体的径向内表面可以与初级绕组的径向外表面形成过盈配合。
[0019]绝缘体可由柔韧的材料形成，使得绝缘体的径向外表面向次级绕组的径向内表面移动并与其一致；和/或使得绝缘体的径向内表面向初级绕组的径向外表面移动并与其一致。
[0020]绝缘体可由PTFE形成。
[0021]初级绕组可以沿着绝缘体的中心轴线传送。
[0022]初级绕组可以包括在穿过环形中的孔口的区域中的导电杆构件。杆构件杆件可以充当变压器的机械支撑件。
[0023]初级绕组包括可以涂覆有电绝缘涂层的导体，其中涂层可以与上述绝缘体分开。
[0024]至少一个次级绕组包括可以涂覆有电绝缘涂层的导体，其中涂层与上述绝缘体分开。
[0025]装置可以包括用于向所述多个电极供应第二AC电压的第二AC电压源。
[0026]第二AC电压可用于将离子限制在离子光学装置内。
[0027]第二AC电压可以是RF电压。
[0028]第二AC电压源可以向连接到至少一个次级绕组和/或连接到所述多个电极中的其它电极的电极供应第二AC电压。
[0029]第一AC电压源可以被配置成将第一AC电压施加到以第二AC电压锁相的初级绕组。
[0030]多个电极可以包括四极或其它多极杆电极组，并且次级绕组的不同端可以连接到第一对相对杆电极的不同电极。
[0031]第二AC电压源可以在第一对电极与杆组中的另一对电极之间施加第二AC电压。
[0032]装置可以包括用于在第一对电极与杆组中的所述另一对电极之间施加DC电压的DC电压源。
[0033]离子光学装置可以是四极质量分析仪、四极质量过滤器、3D离子阱或线性离子阱。
[0034]至少一个次级绕组可以包括两根导线，所述两根导线从导线的起始端到导线的结束端一起双股缠绕在环形芯上；其中导线中的第一根的起始端连接到所述多个电极中的一个，而导线中的第二的结束端连接到所述多个电极中的另一个；其中第一导线的结束端连接到第二导线的起始端，从而形成单个中心抽头的次级绕组；并且其中第二AC电压源连接
在次级绕组的中心抽头与所述多个电极的电极之间，用于在所述单个中心抽头的次级绕组与电极之间供应第二AC或RF电压。
[0035]如上所述，多个电极可以包括四极或其它多极杆组，并且第一导线的起始端可以连接到一对相对的杆电极中的第一杆电极，并且第二导线的结束端可以连接到一对相对的杆电极中的另一个杆电极。
[0036]DC电压源可以连接在次级绕组的中心抽头与所述多个电极的电极之间，用于向所述单个中心抽头的次级绕组和电极供应DC电压。
[0037]第一导线在其起始端与环形芯之间的长度可以与第二导线在其结束端与环形芯之间的长度相同。
[0038]这允许馈给电极的阻抗相等匹配，并且发生净电流抵消。这可以确保在环形芯内感应的磁场很小，并且不会在RF电路内产生显著的功率损耗。
[0039]装置可以包括离子检测器和电压控制器，所述离子检测器被布置成接收由多个电极引导的离子，所述电压控制器被配置成基于在离子检测器处检测到的离子信号来调整由第一AC电压源施加到初级绕组的AC电压。
[0040]例如，电压控制器可以基于由检测器检测到的离子峰形状、质量分辨率或离子传输特性来调整施加到初级绕组的AC电压。
[0041]电压控制器可以基于在离子检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离子光学装置，其包括：多个电极；第一AC电压源；以及第一变压器，所述第一变压器具有：环形芯；初级绕组，所述初级绕组连接到所述AC电压源并穿过所述环形芯内的孔口，其中所述初级绕组不缠绕在所述环形芯上；以及至少一个次级绕组，所述至少一个次级绕组缠绕在所述环形芯上并电连接到所述多个电极中的多者。2.根据权利要求1所述的装置，其包括电绝缘体，所述电绝缘体布置在所述初级绕组与所述次级绕组之间的空间中的所述环形芯的所述孔口内。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述绝缘体具有细长管状形状，如圆柱形形状。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述绝缘体从所述环形芯的任一侧向外延伸。5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中所述绝缘体的径向外表面物理接触所述次级绕组的径向内侧；和/或其中所述初级绕组的外表面与所述绝缘体的内表面物理接触。6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中所述绝缘体由柔韧的材料形成，使得所述绝缘体的所述径向外表面向所述次级绕组的径向内表面移动并与所述径向内表面一致；和/或使得所述绝缘体的径向内表面向所述初级绕组的径向外表面移动并与所述径向外表面一致。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其包括用于向所述多个电极供应第二AC电压的第二AC电压源。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一AC电压源被配置成向以所述第二AC电压锁相的所述初级绕组施加第一AC电压。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述多个电极包括四极或其它多极杆电极组，并且其中所述次级绕组的不同端连接到第一对相对的杆电极的不同电极。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述离子光学装置是四极质量分析仪、四极质量过滤器、3D离子阱或线性离子阱。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个次级绕组包括两根导线，所述两根导线从所述导线的起始端到所述导线的结束端一起双股缠绕在所述环形芯上；其中所述导线中的第一根的所述起始端连接到所述多个电极中的一个，并且所述导线中的第二根的所述结束端连接到所述多个电极中的另一个；其中所述第一导线的所述结束端连接到所述第二导线的所述起始端，从而形成单个中心抽头的次级绕组；并且其中第二AC电压源连接在所述次级绕组的所述中心抽头与所述多个电极的电极之间，用于在所述单个中心抽头的次级绕组与所述电极之间供应第二AC或RF电压。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一导线在其起始端与所述环形芯之间的长度与所述第二导线在其结束...

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