质量鉴别器制造技术

质量鉴别器。公开了一种用于质量鉴别的分析装置。该分析装置包括：样本室，其用于保持气态样本；分析室，其被设置成接收来自所述样本室的样本气体；质量鉴别器，其被设置成在所述分析室中在从所述样本气体产生的多个离子种类之间进行鉴别；以及壁部，其将所述样本室与所述分析室隔开，所述壁部包括能够控制成裂开并由此将样本气体从所述样本室释放到所述分析室的裂开区。在一个实施方式中，所述裂开区在施加电流或机械力时裂开。所述壁部可以是微加工的。还公开了一种质量鉴别方法。

【技术实现步骤摘要】
质量鉴别器本申请是原案申请号为200980139486.4的专利技术专利申请(国际申请号：PCT/GB2009/002399，申请日：2009年10月7日，专利技术名称：质量鉴别器)的分案申请。
本专利技术涉及质量鉴别器。具体来说，该质量鉴别器可以包括微加工的部件和控制器。
技术介绍
质谱仪是测量离子的质荷比以允许确定样本成分的分析仪器。它们包括三个基本部件：离子源；质量分离器；以及一个或更多个检测器。离子源将气态样本转换成离子。质量分离器分离出具有不同质荷比的离子，使得不同离子种类入射在不同检测器上，或同一空间灵敏检测器的不同部位上。通常来说，通过电子轰击、大电场感应，或热电离作用等使得样本离子化。已知用于执行质量分离的许多技术。例如，具有不同质荷比的离子通过电场和磁场的组合作用而按不同量偏转。因此，可以使用横跨离子的路径施加的电场和磁场来将它们分离成不同种类。大多数质谱仪是占用大量空间的笨重物品。已经进行了缩减质谱仪的尺寸以使它们便携的努力。例如，GB2026231描述了这种装置。然而，这种装置依旧较大和昂贵。GB2384908和GB2411046描述了微型质谱仪。这些装置需要精确制造。后一装置还需要精细控制气体样本的流动。这通过使用隔膜来实现。所有现有技术装置都是昂贵的。与其它相比，有些装置提供了更长的操作周期和更大的准确度。在医学诊断中，希望具有准确的一次性装置来检测病人。在使用之后，这种装置将被丢弃，由此避免将传染病传染给其他病人。这种装置理想上小且紧凑，并且结果可以通过护士或病人的普通医师或内科医生容易且快速地获取。
技术实现思路
本专利技术尝试解决现有技术的问题。因此，本专利技术提供了一种诸如质量鉴别部件、组件或子系统的分析装置，该分析装置包括：样本室，其用于保持气态样本；分析室，其被设置成接收来自所述样本室的样本气体；质量鉴别器，其被设置成在所述分析室中在从所述样本气体产生的离子种类之间进行鉴别；以及壁部，其将所述样本室与所述分析室隔开，所述壁部包括能够控制成裂开并由此将样本气体从所述样本室释放到所述分析室的裂开区，其中，所述壁部包括不导电基板或半导体基板，并且所述壁部的所述裂开区包括被设置为在由控制器施加电流时裂开的可熔器件，所述可熔器件是所述基板上的金属镀敷层。所述裂开区还已知为裂口区和/或易碎区。在裂开之后，产生连接两个室的孔。因为裂开区，所以分析装置是单一用途的一次性装置。我们用术语“质量鉴别器”表示如下的质谱仪：能够在少量离子之间进行鉴别，而不能够向全质谱仪那样识别任何离子种类(或者更准确地说，具有特定质荷比的离子)。这种分析装置在呼吸分析中获得应用。与单个分析装置相比，可以一起使用多个分析装置(例如，成堆使用)，以在更多离子种类之间进行鉴别。所述样本室可以是开放或关闭室。如果所述样本室关闭，则其可以通过进口阀关闭，进口阀被设置用于将所述样本引入到所述样本室中。所述壁部的裂开区可以在通过控制器施加电流时裂开。因此，所述裂开区至少部分地可以由在施加电流时熔解的可熔材料制成。所述裂开区可以由比所述壁部的其余部分更薄的部分组成。所述分析装置可以通过微加工、印刷、电镀、LIGA或微铣削等方法来制造。印刷法和电镀法对于淀积用于电极的导电或可熔材料来说特别有用。如果将印刷法用于任何电极，则金属将采用具有粘合基体的粉末形式。所有电极都在不导电基板上制作，不导电基板可以由玻璃、硅、硅石或其组合制成。所述裂开区可以包括金属膜。所述分析装置还可以包括：离子制备区，其用于从所述样本产生离子。还可以具有：透镜作用区(lensingregion)，其被设置成将所述离子聚焦成离子束；磁体，其被设置用于使所述离子束偏转；以及检测器，其被设置成检测入射的离子。所述离子制备区可以包括一对火花电极，所述一对火花电极之间具有气体样本可以流过的间隙，所述一对火花电极被设置成使得在所述一对火花电极上施加足够电势差将导致产生放电，由此在所述样本流过所述间隙时离子化所述样本。所述离子制备区还可以包括一对离子引出电极。所述一对离子引出电极被设置成在所述一对火花电极的区域中提供电场。所述一对离子引出电极和所述裂开区中的熔化孔被调整尺寸以控制从所述样本室流动到所述质量鉴别室的气体。在将所述样本引入到所述样本室中之前，可以抽空所述样本室和所述分析室，例如，抽空至压力小于10-1Pa(10-3mb)或者10-2Pa(10-4mb)。可以将所述火花电极隔开，并且所述火花电极上的电势差的量值可以为：当所述压力上升到阈值之上时产生放电。所述电极可以保持在固定电压或基座电压(pedestalvoltage)，使得压力上升直到足以发生电击穿和产生火花为止。所述压力在已经开始火花之后继续上升。所述阈值压力可以为大约10Pa(0.1mb)或100Pa(1mb)。在所述火花之后，通过各种电极之间的间隙和裂开的尺寸来控制所述分析室中的压力。所述透镜作用区的电极上的电压和所控制的压力上升维持火花过程，并且允许测量过程进行达足够长，以获取可靠的测量。所述透镜作用区可以包括聚焦镜(Einzellens)。所述磁体可以包括钕铁硼化物或其他材料。作为代替，所述磁体可以为电磁体。优选的是，设置一对磁体。可以在所述分析室中设置吸气材料。我们用术语吸气材料来表示用于吸收微量气体的材料。所述分析装置可以通过微加工来制造。所述分析装置可以设置为大致平坦的装置，多个电极和孔设置在单一平面中，使得离子种类沿该平面中的路径行进。被设置成使所述离子偏转的所述磁体被设置成提供与所述平面垂直的场，并且结果是很可能成为位于所述元件的所述平面以外的唯一组件。所述分析装置可以在位于公共轴上的所述电极之间设置有孔，所述轴可以相对于所述装置的中心有所偏移。所述装置还可以包括电气端子以将所述裂开区、离子制备区、透镜作用区以及检测器中的至少一个连接至外部控制器。还提供了一种分析系统或质量鉴别系统，该分析系统或质量鉴别系统包括所述分析装置，并且还包括控制器，该控制器被设置成向所述电极和裂开区提供电场和电流。所述控制器可以包括电流源和开关。另外，其可以包括电压源、进一步的开关、以及用于监测在所述检测器上接收到的电流的计量器。所述控制器还可以包括定时装置，该定时装置用于对向所述电极施加电压进行定时，尤其是对向所述裂开区和所述火花间隙施加电流进行定时。所述分析系统还可以包括诸如显示器或一组LED指示器的读出装置，以向用户显示鉴别的结果。所述读出装置可以设置在分离的基本单元或读卡器中，例如，在已经在所述样本室中接收到所述样本之后，在已经将所述样本引入到所述分析室中之后，或者在已经出现了鉴别事件之后，可以将所述分析装置插入到所述基本单元或读卡器中。这样，可以认为所述分析装置是由通过所述基本单元的插座或盒体容纳的盒子。本专利技术还提供了一种利用分析装置的质量鉴别方法，所述分析装置包括样本室和通过壁部与所述样本室隔开的分析室，所述壁部包括能够控制成裂开的裂开区，所述方法包括以下步骤：将气态样本引入到所述样本室中；施加电流以使所述壁部在所述裂开区裂开，从而将所述样本穿过所述壁部释放到所述分析室中；在所述分析室中在一对火花电极上施加电势差，使得在所述电极上产生放电，所述放电使得所述样本离子化；以及在从所述样本气体产生的离子种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用分析装置的质量鉴别方法，所述分析装置包括样本室和通过壁部与所述样本室隔开的分析室，所述壁部包括能够控制成裂开的裂开区，所述分析室初始时被抽空，所述质量鉴别方法包括以下步骤：将气态样本引入到所述样本室中；使所述壁部在所述裂开区裂开，从而在所述壁部中产生第一孔，以将所述样本穿过所述壁部释放到所述分析室中；在使所述壁部裂开的步骤之后使所述分析室中的压力上升；通过在多个电极上施加电压来从释放到所述分析室中的气态样本产生多个离子种类；以及在从样本气体产生的所述多个离子种类之间进行鉴别，其中，所述壁部中的第一孔和/或所述多个电极之间的第二孔的被调整尺寸以控制从所述样本室流动到所述分析室的所述气态样本，并且产生多个离子种类的步骤包括产生与从所述第一孔和/或第二孔流动的气态样本的压力波一致的放电。

【技术特征摘要】
2008.10.07 GB 0818342.81.一种利用分析装置的质量鉴别方法，所述分析装置包括样本室和通过壁部与所述样本室隔开的分析室，所述壁部包括能够控制成裂开的裂开区，所述分析室初始时被抽空，以及包括一对离子引出电极和一对火花间隙电极的离子制备区，所述一对火花间隙电极之间具有样本气体可以流过的间隙，所述质量鉴别方法包括以下步骤：将气态样本引入到所述样本室中；在所述分析室中的火花间隙电极上施加电压，当气体压力超出阈值时所述电压足以引起电击穿；使所述壁部在所述裂开区裂开，从而在所述壁部中产生第一孔，以将所述样本穿过所述壁部释放到所述分析室中；在使所述壁部裂开的步骤之后使所述分析室中的压力上升；通过在所述一对火花间隙电极上施加的所述电压来从释放到所述分析室中的气态样本产生多个离子种类；以及在从样本气体产生的所述多个离子种类之间进行鉴别，其中，所述壁部中的第一孔和所述一对离子引出电极之间的第二孔的被调整尺寸以控制从所述样本室流动到所述分析室的所述气态样本，并且产生多个离子种类的步骤包括产生由从所述第一孔和所述第二孔以及在所述火花间隙电极之间流动的气态样本的上升的压力波自发地启动的放电，所述压力波的上升的压力超出所述阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分析室包括所述离子制备区，其用于从所述样本产生离子。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，通过所述第一孔和所述第二孔来主动控制气态样本从样本室到分析室的流动。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，在产生多个离子种类的所述火花间隙电极之间的压力达到第二阈值之前持续放电。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述分析室中的压力上升到离子的平均自由路径缩减而阻碍离子种类到达检测器的级别之前持续所述鉴别的步骤。6.根据权利要求1-2和5中的任意一项所述的方法，其中，所述分析室初始时处于小于10-1Pa或10-2Pa的抽空压力。7.根据权利要求1-2和5中的任意一项所述的方法，其中，所述壁部中的所述第一孔在1-100μm的范围内。8.根据权利要求1-2和5中的任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥斯丁·布拉德利，伊加兹·哈克，巴里·肯特，
申请(专利权)人：科学技术设备委员会，
类型：发明
国别省市：英国;GB