本发明专利技术涉及到一种用于带电粒子传送和操纵的装置。实施例能够将带正电粒子和带负电粒子结合为单个传送的包。实施例包含：电极的聚集物，该电极的聚集物被布置成形成用于传送带电粒子的通道；以及电源，该电源提供施加于电极的供电电压，该电压确保在所述通道内创建非均匀的高频电场，所述场的伪势至少在某个时间间隔内，沿着用于带电粒子传送的通道的长度具有一个以上的局部极值；然而，至少在用于带电粒子传送的通道的长度的部分内，至少在某个时间间隔内，伪势的至少一个所述极值随着时间被转置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及到一种用于带电粒子传送和操纵的装置。实施例能够将带正电粒子和带负电粒子结合为单个传送的包。实施例包含：电极的聚集物，该电极的聚集物被布置成形成用于传送带电粒子的通道；以及电源，该电源提供施加于电极的供电电压，该电压确保在所述通道内创建非均匀的高频电场，所述场的伪势至少在某个时间间隔内，沿着用于带电粒子传送的通道的长度具有一个以上的局部极值；然而，至少在用于带电粒子传送的通道的长度的部分内，至少在某个时间间隔内，伪势的至少一个所述极值随着时间被转置。【专利说明】操纵带电粒子的装置
本专利技术涉及一种带电粒子光学和质谱分析法，特别涉及用于带电粒子传送和操纵的系统。
技术介绍
用于质谱分析法的离子源产生带电粒子的连续束或者准连续的束。即使在离子源的脉冲操作的情况下，在特殊存储装置中的操作的个别周期期间的带电粒子的累积也是必要的。因此，在质量分析器的脉冲操作的情况下，特殊的装置被用于确保存储装置的带电粒子的连续束或者内容物分解或分裂成分离的部分并且将其传送输入到质量分析器。在最近用于传送带电粒子的装置中，还可以有效地解决为了减小它们的发射率(emittance)(相位-空间坐标系中的粒子的包的大小)而使带电粒子包冷却和空间压缩的任务，并且在传送带电粒子期间利用带电粒子可以执行附加的操作(例如，分裂带电粒子、产生次级带电粒子、选择性提取要经过详细分析的带电粒子等等)。几种类型的射频(RF)装置被用在用于带电粒子操纵的质谱分析法。这种装置的第一组包括质量分析器(以及质量分离器和滤质器)。这种装置的用途是从全部带电粒子中选择那些尤其按照质量对电荷的比来挑选出来的粒子。RF质量分析器的主要类型包括四极滤质器和离子阱。由Paul提出的无线电频率四极滤质器和离子阱从大约20世纪60年代就为人们所知。在专利N0.US2939952中已经提出了两种类型的质量分析器。近年来，提出了直线形离子阱，可以从阱径向喷出带电粒子(专利N0.US5420425)以及从阱沿着轴线喷出离子(专利N0.US617768)。例如，在以下文献中可以找到上述装置的操作原理的详细说明:R.E.March, J.F.J.Todd,四极离子讲质量分析法，第二版，Wiley-1nterscience,2005 年；F.J.Major, V.N.Gheorghe, G.fferth,带电粒子讲，Springer, 2005 年；G.Werth,V.N.Gheorghe, F.J.Major,带电粒子讲 II，Springer, 2009 年。四极滤质器的功能是基于马修方程(mathieu equation)的解的稳定性的理论的(例如，参见N.W.McLachlan,马修方程的理论和应用，Claredon Press, Oxford, 1947年(第4章),或者M.Abramovitz和1.Stegun,利用公式、图表和数学用表的数学函数的手册,第10版，NBS，1972年(第20章)。)。在已经选好四极直流电场的强度、四极RF场的强度和四极RF场的频率的参数的情况下，具有特定质量对电荷比的带电粒子将通过RF四极滤质器。其它带电粒子将失去它们的轨道的稳定性，并且将在滤质器的通道的边界的外部丢失。离子阱类型的质量分析器的操作一般基于马修方程的理论。在这些质量分析器中，使用通过理想的双曲线电极的应用而获得的二次或者接近二次的电场，并且在足够低的压力条件下，分析器被充满轻的气体。在这种装置中，在带电粒子由于与惰性气体的分子多次碰撞而使得其运动的速度减慢之后，利用具有所需要的频率的RF电场的帮助，借助于具有需要的质量对电荷比的带电粒子组的摆动/振动，从装置连续抽出粒子。如上所述的情景是有些近似的，这是由于实际的离子阱质谱分析法已经开发并采用稍微复杂的方法用于通过借助于粒子上的特别配置的RF场的作用而使来自离子阱的带电粒子分离、分裂并且选择性地喷出。RF装置的另一个重要的组包括用于离子束的RF传送装置。这种装置的目的在于将具有不同质量的带电粒子的束限制在装置内部的有界区域(bounded region)内(例如，接近装置的轴线)，并且将带电粒子从空间内的一个点(入口的点)传送到空间内的另一个点(出口的点)。这种装置的一大类是基于沿着第三坐标系延伸的二维多极场或者近似多极场的应用。例如，使用这种装置用于将离子从在相当高的气体压力下操作的充满气体的离子源传送到用于在相当较低的气体的压力下操作的或者处于真空的离子的质量分析的装置中。因为上述直线形的多极离子阱不是直接用于质量分析的的事实，所以对于二次场或者多极场的严格要求将不会是紧要的，并且为了制造出这种装置时简化生产技术，通常将用圆柱形的杆乃至更粗形状的电极来替换双曲线和多极电极。当带电粒子被传送到直线形的多极阱中时，带电粒子与气体分子的碰撞使得它们的动能减少并且使得粒子在接近装置的轴线被探索到(专利N0.US4963736)。这样就能确保像带电粒子束的束冷却和空间压缩这种重要的功能，以便减小束的发射率(即，在相位空间中，对应于束的带电粒子的总体的体积)。在带电粒子的动能还没有减少的阶段，甚至在相对较高的动能的情况下，RF电场能够在径向方向上限定带电粒子，并且在损失它们的动能的过程中朝着轴线“压缩”粒子。同时频繁使用如上所述的充满气体的直线型多极离子束传送装置，作为用于分裂串联质谱仪中的带电粒子的碰撞室(例如，参见专利N0.US6093929)。沿着装置的轴线指向的直流电场、由附加的电极产生的电场，能够被用于沿着传送的通道强制传送带电粒子(专利N0.US5847386中公开的离子传送装置，专利N0.US6111250中公开的用于分裂离子的碰撞室)。如果直线型多极离子传送装置的末端使用通过电场形成的势垒被关闭，则用于质谱分析法的另一种类型的RF装置形成直线型多极离子阱，或者用于带电粒子的存储装置。这种阱被广泛地用于将带电粒子和带电粒子的脉冲传输累积到分析装置中(专利 N0.US5179278、N0.W002078046, N0.US5763878、N0.US6020586、N0.US6507019 和N0.GB2388248)。多极离子阱也被频繁地用于启动带电粒子与中性粒子(专利N0.US6140638和 N0.US6011259)、或者电子(专利 N0.GB2372877、N0.GB2403845 和 N0.GB2403590)、或者带有相反电荷的带电粒子(专利N0.US6627875)之间的校正(orient)离子与分子的反应的任务，以提供由于带电粒子暴露给例如光电子或者其它外部物理因素的冲击而产生的对带电粒子的附加分裂。由Paul提出的RF离子阱，或者直线型阱，也能被用于与多极直线型阱相同的目的，当由于电压的脉冲而使得全部离子从阱被立刻喷射到分析装置中时，代替期望的离子组的连续不断的共振喷出(专利N0.W02006/129068和US2008/0035841 )。以类似的方式，多极直线型阱能够被大致用作滤质器，其中在该多极直线型阱中，到分析装置中的喷射根据质量选择进行的，该滤质器选择所需要的带电粒子组用于进一步地详细分析(专利N0.US2007/0158545)。存在已知具有类似本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于操纵带电粒子的装置，其特征在于，所述装置包含：一系列电极，所述一系列电极被定位成形成用于传送所述带电粒子的通道；电源单元，所述电源单元适于向所述电极提供电源电压，以便在所述通道内创建非均匀的高频电场，所述场的伪势至少在某个时间间隔内，沿着所述通道的长度具有一个以上的局部极大值，其中，所述伪势的所述极大值中的至少一个极大值至少在某个时间间隔内并且至少在所述通道的所述长度的部分内随着时间被转置，其中，所述供电电压是（a）使用数字法综合处理的高频电压；或者（b）高频谐波电压，和/或周期性非谐波高频电压，和/或具有包含两种以上频率的频谱的高频电压，和/或具有包含频率的无穷集的频谱的高频电压，和/或高频脉冲电压，或者所述电压的叠加，并且其中所述电压转换成高频电压的时间同步的串列。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·波得尼科夫，艾琳娜·安卓瑞耶娃，罗杰·贾尔斯，
申请(专利权)人：岛津研究实验室欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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