用于质量分析器的电压供应器制造技术

提供用于质量分析器的电压供应器。电压供应器包括电压源、第一电压输出端、第二电压输出端和分压器网络。第一电压输出端向质量分析器的第一电极提供第一电压，第一电极具有每伏特扰动的第一质量偏移。第二电压输出端向质量分析器的第二电极提供第二电压，第二电极具有每伏特扰动的第二质量偏移。第二质量偏移与第一质量偏移相反。分压器网络包括第一电阻器和第二电阻器。第一电阻器限定第一电压，第一电阻器具有第一温度系数。第二电阻器限定第二电压，第二电阻器具有第二温度系数。基于第一和第二质量偏移以及第一温度系数来选择第二温度系数，使得与第一电极相关联的第一质量偏移被与第二电极相关联的第二质量偏移补偿。被与第二电极相关联的第二质量偏移补偿。被与第二电极相关联的第二质量偏移补偿。

【技术实现步骤摘要】
用于质量分析器的电压供应器


[0001]本公开涉及一种质量分析器。特别地，本公开涉及一种用于质量分析器的电源。

技术介绍

[0002]商用高分辨率精确质量分析器通常需要测量真实值的几个ppm以内的质量，亚ppm是非常有利的。使用外部校准时，准确的质量测量取决于高压电源在校准后一段时间内的mV级稳定性。对于此类电源，有两种主要形式的电源电压不稳定会影响质量分析器的测量精度：抖动和电源漂移。
[0003]抖动
[0004]由于分析器采集频率附近或以上的电压供应器不稳定，会出现电源抖动。飞行时间分析器在10Hz和30,000Hz之间操作，离子飞行时间从几十微秒到几毫秒不等。时间平均频谱可以降低频率大于平均速率的电源不稳定性的影响。此类时间平均过程通常递送10Hz至200Hz的平均频谱。然而，此类技术无法补偿平均频率或更低频率下的抖动。
[0005]如果在对应于平均频率或低于平均频率的频率中抖动很大，则平均ToF频谱的分辨率也会受到损害。在非常高的频率(MHz+)下，噪声可在离子花费在分析器的单个元件上的时间上进行平均，并且对质量准确度和分辨率的影响大大降低。
[0006]为了抵消电源抖动的一些影响，已知对电源电压进行滤波。有源或无源低通滤波器通常用于移除较高频率的纹波。通常，抑制此类不稳定性是以另外的电阻器和高压电容器为代价的，结果是电力、安全或诸如极性切换的特征的实现。此外，此类滤波器不能解决滤波器和电极之间仍然会引起的任何噪声。
[0007]电源漂移
[0008]由于低频噪声源和局部温度变化，电源也会随时间漂移。在预热时，电源在达到平衡之前可能会漂移数百ppm，并且通常环境每度变化漂移数十ppm。
[0009]抵消温度漂移对质量分析器的影响的一种已知技术是控制整个仪器(这也有利于由分析器的热膨胀导致的质量误差)、整个电源的温度，或控制关键部件的温度。例如，2019年4月6日，Atsuhiko Toyama的白皮书“对Q
‑
TOF MS中质量测量准确度的准确理解(On the Accurate Understanding of Mass Measurement Accuracy in Q
‑
TOF MS)”公开了一种具有改善的飞行管温度管理的飞行时间质量分析器。飞行管包括在飞行管壳体上的黑镍镀层，用于最大化热辐射。
[0010]在此背景下，本公开的目的是提供一种改善的或至少商业上相关的替代电源或质量分析器。

技术实现思路

[0011]根据本公开的第一方面，提供一种用于质量分析器的电压供应器。电压供应器包括电压源、第一电压输出端、第二电压输出端和分压器网络。第一电压输出端被配置为向质量分析器的第一电极提供第一电压，质量分析器的第一电极具有每伏特扰动的第一质量偏
移。第二电压输出端被配置为向质量分析器的第二电极提供第二电压，质量分析器的第二电极具有每伏特扰动的第二质量偏移。每伏特扰动的第二质量偏移与每伏特扰动的第一质量偏移相反。分压器网络连接到电压源、第一电压输出端和第二电压输出端。分压器网络包括第一电阻器和第二电阻器。第一电阻器被配置为限定第一电压，第一电阻器具有第一温度系数。第二电阻器被配置为限定第二电压，第二电阻器具有第二温度系数。基于每伏特扰动的第一和第二质量偏移以及第一温度系数来选择第二温度系数，使得与第一电极相关联的第一质量偏移被与第二电极相关联的第二质量偏移补偿。
[0012]根据第一方面的电压供应器相应地向质量分析器的第一电极和第二电极提供第一电压和第二电压。施加到这些电极上的电压的扰动会导致质量分析器检测到的离子质量的偏移。应理解，取决于质量分析器/电极的几何形状，质量偏移和电压扰动(即每伏特扰动的质量偏移)之间的关系可以是正的或负的。对于第一方面的电源，电压供应器的温度变化将导致分压器网络中第一电阻器和第二电阻器的电阻变化。这又会导致电压供应器输出的电压发生变化，从而导致质量分析器检测到的质量发生变化。
[0013]第一方面的第一电阻器和第二电阻器具有特定的温度系数。选择的每个电阻器的温度系数将决定质量分析器中每开氏度温度变化的质量偏移量。根据第一方面，选择温度系数，使得与第一电极相关联的第一质量偏移被与第二电极相关联的相反的第二质量偏移补偿。也就是说，不是简单地选择具有最低温度系数的第一电阻器和第二电阻器来最小化电压供应器中的电阻漂移，而是可以有意地选择具有较高温度系数的一个或多个电阻器，使得质量分析器每开氏度的总质量偏移减小。
[0014]尽管第一方面的电压供应器针对包括两个电压输出的电压供应器，但是应理解，在一些实施例中，电压供应器可以包括多个电压输出。例如，电压供应器可以包括至少三个、四个或五个电压输出，用于连接到质量分析器的相应电极。由于所述质量分析器的每个电极具有相关联的每伏特质量偏移扰动关系，分压器网络的电阻器可以选择为具有合适的温度系数，以便按照第一方面的原理减少每开氏度温度变化的总质量偏移。
[0015]根据本公开的第二方面，提供一种用于质量分析器的电压供应器。电压供应器包括电压源、第一电压输出端、第二电压输出端和分压器网络。第一电压输出端被配置为向质量分析器的第一电极提供第一电压，质量分析器的第一电极具有每伏特扰动的第一质量偏移。第二电压输出端被配置为向质量分析器的第二电极提供第二电压，质量分析器的第二电极具有每伏特扰动的第二质量偏移。每伏特扰动的第二质量偏移与每伏特扰动的第一质量偏移相反。分压器网络连接到电压源、第一电压输出端和第二电压输出端。分压器网络包括第一电阻器和第二电阻器。第一电阻器被配置为限定第一电压，第一电阻器具有第一老化系数。第二电阻器被配置为限定第二电压，第二电阻器具有第二老化系数。基于每伏特扰动的第一和第二质量偏移以及第一老化系数来选择第二老化系数，使得与第一电极相关联的第一质量偏移被与第二电极相关联的第二质量偏移补偿。
[0016]第二方面的电压供应器可以具有与第一方面的电压供应器类似的结构。不是基于温度系数来选择电阻器，而是基于老化系数来选择电阻器。也就是说，第二方面的电压供应器解决了电阻器电阻随时间变化的问题。例如，在几周的时间内，稳定温度下的给定电阻器的电阻可能会变化(老化)。此类老化变化可能与任何温度相关性无关。例如，在仔细控制电压供应器的温度以减少由温度变化导致的电源漂移的实施例中，由于电阻器老化，电源漂
移仍然可能发生。第二方面的电压供应器通过提供具有老化系数的电阻器来解决此问题，所述老化系数被选择来减少电阻器老化对质量分析器的质量偏移的影响。应理解，可以按照与上述第一方面类似的原理来选择电阻器的老化系数。
[0017]在一些实施例中，应理解，电压供应器可以基于温度系数和老化系数来选择第一电阻器和第二电阻器。因此，在一些实施例中，可以提供结合了第一方面和第二方面的电压供应器。也就是说，在一些实施例中，第一电阻器具有第一温度系数和第一老化系数，第二电阻器具有第二温度系数和第二老化系数。然后，可以基于每伏特扰动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于质量分析器的电压供应器，其包括：电压源；第一电压输出端，其被配置为向所述质量分析器的第一电极提供第一电压，所述质量分析器的所述第一电极具有每伏特扰动的第一质量偏移；第二电压输出端，其被配置为向所述质量分析器的第二电极提供第二电压，所述质量分析器的所述第二电极具有每伏特扰动的第二质量偏移，其中所述每伏特扰动的第二质量偏移与所述每伏特扰动的第一质量偏移相反；以及分压器网络，其连接到所述电压源、所述第一电压输出端和所述第二电压输出端，所述分压器网络包括：第一电阻器，其被配置为限定所述第一电压，所述第一电阻器具有第一温度系数；以及第二电阻器，其被配置为限定所述第二电压，所述第二电阻器具有第二温度系数，其中基于所述每伏特扰动的第一和第二质量偏移以及所述第一温度系数来选择所述第二温度系数，使得与所述第一电极相关联的第一质量偏移被与所述第二电极相关联的第二质量偏移补偿。2.一种用于质量分析器的电压供应器，其包括：电压源；第一电压输出端，其被配置为向所述质量分析器的第一电极提供第一电压，所述质量分析器的所述第一电极具有每伏特扰动的第一质量偏移；第二电压输出端，其被配置为向所述质量分析器的第二电极提供第二电压，所述质量分析器的所述第二电极具有每伏特扰动的第二质量偏移，其中所述每伏特扰动的第二质量偏移与所述每伏特扰动的第一质量偏移相反；以及分压器网络，其连接到所述第一电压输出端、所述第二电压输出端和所述电压源，所述分压器网络包括：第一电阻器，其被配置为限定所述第一电压，所述第一电阻器具有第一老化系数；以及第二电阻器，其被配置为限定所述第二电压，所述第二电阻器具有第二老化系数，其中基于所述每伏特扰动的第一和第二质量偏移以及所述第一老化系数来选择所述第二老化系数，使得与所述第一电极相关联的第一质量偏移被与所述第二电极相关联的第二质量偏移补偿。3.根据权利要求1所述的电压供应器，其中所述第一电阻器的所述第一温度系数不同于所述第二电阻器的所述第二温度系数；或根据权利要求2所述的电压供应器，其中所述第一电阻器的所述第一老化系数不同于所述第二电阻器的所述第二老化系数。4.根据任一前述权利要求所述的电压供应器，其中所述第一电阻器具有第一温度系数和第一老化系数，并且所述第二电阻器具有第二温度系数和第二老化系数，其中基于所述每伏特扰动的第一和第二质量偏移、所述第一温度系数和所述第一老化系数来选择所述第二温度系数和所述第二老化系数，使得与所述第一电极相关联的第一质量偏移被与所述第二电极相关联的第二质量偏移补偿。5.根据任一前述权利要求所述的电压供应器，其中
所述第一电阻器的所述第一温度系数不大于50ppm/K，或所述第一电阻器的所述第一老化系数不大于50ppm/周。6.根据任一前述权利要求所述的电压供应器，其中所述质量分析器的所述第一电极具有至少0.001ppm/mV的每伏特扰动的第一质量偏移；并且所述质量分析器的所述第二电极具有至少
‑
0.001ppm/mV的每伏特扰动的第二质量偏移。7.根据任一前述权利要求所述的电压供应器，其中所述第一电压输出端是第一DC电压输出端；和/或所述第二电压输出端是第二DC电压输出端。8.一种质量分析器，其包括：离子源，其被配置为沿着离子轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：