[其他]用于样本物质分析的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及质谱分析，尤其涉及采用多极离子导引件将离子传送穿过多真空泵送级(stage)同时减小背景颗粒噪音的设备和方法。 

背景技术

质量分析器用于通过测量离子源中的样本产生的离子的质量-电荷(m/z)比来分析固体、液体和气体样本。许多类型的离子源在相对高的压力下进行操作，也就是，高于质量分析器和/或检测器所需的真空压力。例如，一些类型的离子源在大气压力下或者接近大气压力而进行操作，诸如电喷(ES)、气压化学离子化(APCI)、电感耦合等离子(ICP)以及气压(AP-)MALDI和激光烧蚀离子源。其他类型的离子源以中间真空压力进行操作，诸如辉光放电或中间压力(IP-)MALDI和激光烧蚀离子源。在真空区域中也配置有其他类型的离子源，其中真空压力可在离子源操作期间增加，诸如电子离子化和化学电离离子源。 

以更高压力操作的离子源通常配置成经由一个或多个差动泵送真空级将离子输送至质量分析器的真空区域，所述差动泵送真空级将质量分析器和检测器与上游级的更高压力隔离开。在这种构造下，离子光学装置一般地配置在离子源与质量分析器入口之间从而促进将离子从离子源穿过多真空泵送级传递至质量分析器入口，同时限制背景气体流回质量分析器区域。 

除了高效地将离子从离子源传递至质量分析器，这种离子光学装置也通常配置成防止源自于离子源的背景颗粒到达质量分析器检测器，在那里它们将在质谱中产生背景噪音。根据离子源的类型，这种颗粒可包括光子、退溶离子群和中性物质(species)、电子以及带电和不带电的气悬体颗粒。这种颗粒可能无法被有效地由质量分析器消除，如果不是根本不能被消除的话，在这种情况下，它们会在所记录的质谱中产生背景噪音，由此限制可获得的信噪比。因此，根据所采用的离子源的类型和仪器结构，已经设计出各种方式以防止这种背景颗粒到达质量分析器检测器。 

目前通用实践的一种方式是将检测器定位在离子源的视场之外，记载在例如Dawson的“Quadrupole Mass Spectrometry and Its Applications”中，第34-35页和第138-139页。在这些所谓的“离轴”检测器结构中，从离子源发出的大多数光子和中性物质按照避免与检测器相撞的飞行路径，同时相关的质量分析离子在电场作用下被偏转从而与检测器相交。大多数的这些结构仅包括使得检测器不与质量分析器的出口对准，可能的情况下组合某些静电偏转器从而将离子转向至检测器。但是，相对复杂版本的这种装置也提出来，例如在美国专利No.3,410,997中的Brubaker，其中弯曲的离子导引件配置成将经质量分析的离子从四极质量分析器的出口运输至检测器。 

但是，通常更有利的是，在离子进入质量分析器之前将无益的颗粒从离子路径中移除。这样做的原因之一是将这种颗粒碰撞在质量分析器的表面上会导致杂质的电绝缘层积聚在表面上，这会积聚电荷，扭曲电场并且使得性能下降。另一原因是这种颗粒对表面的撞击会产生副颗粒，这些颗粒又会到达质量光谱仪检测器并且产生噪音。因此，例如，Brubaker还在美国专利No.3,473,020中记载了很多的装置，在这些装置中在四极质量过滤器的入口前配置有弯曲的离子导引件，由此，相关的离子被导引至质量过滤器入口，而光子和中性物质未偏转地前进并由此不进入质量过滤器。 

目前已经开发出许多备选的结构，其具有至少一个目标，防止源自于离子源的背景颗粒诸如光子、中子、带电滴等到达质量分析器检测器。例如，Mylchreest等在美国专利No.5,171,990中记载有设备和方法，防止从大气压离子(API)源经由进入真空的毛细管孔发出的高速滴或颗粒进入质量分析器入口处的透镜区域。基本上，Mylchreest等记载了毛细管的导向，使得其轴线偏离于将毛细出口真空区域与质量分析器入口透镜的真空区域分离开的分液器孔或孔径。因此，沿着毛细管的轴线行进的高速滴和颗粒被阻挡不能进入质量分析器区域，而相关的离子借助它们来自于毛细管出口的自由射流膨胀而被偏移离开该轴线以行进通过孔或孔径。但是，这种结构会受到孔或孔径上积聚的杂质的影响，导致由于静电充电造成的不稳定操作。同样，离子的传送效率会由于离子分散离开这一相对高压区域中的背景气体分子的偏转飞行路径而下降。