[发明专利]带电粒子凝聚装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种质谱仪，且更具体地涉及这种质谱仪的形成离 子或其它带电粒子云的离子源，所述离子或其它带电粒子云必须通过一 个小孔(orifice)被析取到质谱仪或迁移谱仪(mobility spectrometer)中， 其中离子或其它带电粒子在大约一个或几个大气压的气体中形成，比如 使用电喷雾离子源(ESI)、大气压化学离子源(APCI)、高频电感耦合等 离子体离子源(ICP)来完成，或者可选地在降压气体中形成，比如使用 电子轰击离子源(EI)、化学离子源(CI)、激光离子源(LI)或等离子体 离子源(PI)来完成。

背景技术

为了电离用于在质谱仪或迁移谱仪中分析的分子或原子，采用 了不同的电离技术。这些技术中的多数提供离子云中的离子，在离子云 中仅仅通过某个狭窄孔进入迁移谱仪或质谱仪的那些离子能够被分析。 在一些情况中需要双离子分析，并且离子必须通过一个小孔在接近大气 压下引入到迁移谱仪中，然后通过另一个小孔从该迁移谱仪的出口进入 到抽空的(evacuated)质谱仪。引导离子通过一个或几个小孔总是难以 实现，所以通常这些形成的离子的很大一部分将撞击在所述孔的侧壁而 无法用于分析。

当离子以高于迁移谱仪或质谱仪中的压力的压力在气体中形 成时，进入该离子分析器中的气流的影响也必须被考虑到。因此，孔往 往形成为一个分离器(skimmer)，其具有尖缘，主要因为这样降低了气 体湍流的影响。

典型的大气压电离在“大气压电喷雾电离”(ESI)或“大气压 化学电离”(APCI)中实现了。在ESI方法中，将数千伏的电压施加到含 有液体样品的毛细管的喷嘴。在喷嘴处形成带电小液滴，从这里溶剂很 快地蒸发，在最初溶解的分子上留下部分液滴电荷。在APCI方法中，一 个针对准该喷嘴，引起电晕放电，电离载气的原子或分子，在很短的时 间后电离的原子或分子将它们的电荷传递给所关注的分子(molecules of interest)。在这两种方法中通常是喷嘴和/或载气被加热，从而提高液滴的 蒸发率，因为静止的完整液滴不利于迁移谱仪或质谱仪的运行。

一旦离子被引入抽空的质谱仪，气体流量应当降低很多，以便 具有足够的泵送能力。例如使用直线或曲线毛细管可以做到这一点(见 专利文献1)，直线或曲线毛细管也可以被加热以帮助剩余液滴的蒸发。 然而，在大多数情况下形成的离子中仅有部分进入毛细管，甚至它们中 的多数将与毛细管壁作用，从而损失掉。当将毛细管用分离器或采样锥 (sampling cone)取代(见专利文献2)时，可以获得对这种方法的一些 改进。但是在这两种方法中，只有一部分形成的离子可以被利用。

为了增加传输到抽空的质谱仪的离子数目，也有一些配置被使 用(专利文献3、4和5)，其中不使用单一孔(aperture)，而使用了几个 孔。

[专利引用1]日本未审专利申请公开号H7-68517 [专利引用2]日本未审专利申请公开号H8-304342 [专利引用3]美国专利号6818889 [专利引用4]美国专利号6949740 [专利引用5]美国专利申请公开号2004/0245458

发明内容

要解决的技术问题

在本发明中，描述了一种离子凝聚装置，其通过提高引导离子 穿过小孔的效率从而改善迁移谱仪或质谱仪的灵敏度。这是通过在初始 离子云区域提供特定的射频和直流电场实现的，籍此该射频场用于防止 离子和其它带电粒子到达这一区域的壁，且叠加的直流场将它们推向所 述孔。

技术方案

本发明中所描述的使离子凝聚为小离子云的装置包括多个以 很窄的间距排列在大致围绕圆形或细长孔的表面上的电极。该表面上的 孔可以为在电离室中形成离子通过它进入迁移谱仪或质谱仪的孔。代替 使用单一表面上的电极阵列的凝聚作用，可以使用两个或多个表面上的 电极阵列的联合作用，其中所述两个或多个表面被设置为，它们的孔大 致对准且离子能够通过所有的孔。然而，对准方式可能不是严格的同心， 并且孔的形状可能不是严格的圆形。