[发明专利]离子阱质谱仪

权利要求书

1.一种静电阱（E阱）质谱仪，包括：

(a)被无场空间隔开的至少两个平行电极组；

(b)所述两个电极组中的每个形成在X-Y平面中具有两维静电场的体积；

(c)所述场的结构被调整以提供以下二者：所述X-Y平面内的所述场之间通过的离子的稳定捕获、以及所述X-Y平面内的等时重复离子振荡，以使得稳定离子运动不需要任何轨道运动或侧向运动；并且

(d)其中所述电极沿着与所述X-Y平面局部正交的、大致弯曲的Z方向延伸，以形成平面或环面场区。

2.根据权利要求1所述的阱，其中，所述静电捕获场的Z宽度与每单次离子振荡的离子路径的比率大于以下构成的组中的一个：(i)1；(ii)3；(iii)10；(iv)30；和(v)100。

3.根据权利要求1或2所述的阱，其中，所述Z轴以恒定半径弯曲，以形成环面场区；并且其中，曲率平面与所述X-Y平面之间的角度Φ选自由以下构成的组：(i)0度；(ii)90度；(iii)0<Φ<180度；(iv)Φ根据曲率半径与所述阱的X尺寸的比率来选择，以便使捕获电极的数量最少。

4.根据前面任一权利要求所述的阱，其中，所述电极组的几何结构是具体实施方式的图4中所示的几何结构。

5.根据前面任一权利要求所述的阱，其中，所述电极组包括以下组中的电极的组合：(i)离子镜;(ii)静电扇区;(iii)无场区;(iv)离子透镜；(v)偏转器；和(vi)具有静电扇区的特征的弯曲离子镜。

6.根据前面任一权利要求所述的阱，还包括所述Z方向上的束缚部件，并且其中，所述束缚部件被选择以补偿所述阱的Z边缘处的飞行时间畸变。

7.根据前面任一权利要求所述的阱，其中，所述用于感测离子振荡频率的检测器包括用于感测由离子包诱导的镜像电荷的至少一个电极。

8.根据权利要求7所述的阱，其中，所述用于感测镜像电荷的至少一个电极包括与独立的前置放大器和独立的波形采集通道连接的多个分段，并且其中所述分段在X方向或Z方向上对齐。

9.根据前面任一权利要求所述的阱，其中，所述用于感测离子振荡频率的检测器包括对每一次振荡的离子组装件的一部分进行采样的飞行时间检测器，并且其中，所述部分是以下组中的一个：(i)10%至100%；(ii)1至10%；(iii)0.1至1%；(iv)0.01至0.1%；(v)0.001至0.01%；(vi)小于0.001%和(vii)电可控部分。

10.根据权利要求9所述的阱，其中，所述飞行时间检测器还包括离子电子转换器和用于将如此形成的二次电极吸引到所述飞行时间检测器上的部件，并且其中，所述转换器占据所述离子路径的一小部分。

11.根据前面任一权利要求所述的阱，其中，还包括用于将离子注入到所述E阱中的射频（RF）脉冲式转换器；并且其中，所述脉冲式转换器包括线性离子导向装置，所述线性离子导向装置在Z方向上延伸，并且具有用于基本上与Z方向正交地注入离子的部件。

12.根据前面任一权利要求所述的阱，还包括静电离子阱或静电离子导向装置的形式的静电脉冲式转换器，所述静电脉冲式转换器用于在将离子注入到所述E阱中之前约束连续离子束。

13.根据前面任一权利要求所述的阱，还包括所述电极组内的形成捕获静电场的Z细长体积阵列的多组Z细长狭缝，其中，每个场体积由在所述组的所述电极之间对齐的单组狭缝形成；并且其中，所述阵列是以下组中的一个：(i)通过线性移位形成的阵列；(ii)同轴复用阵列；(iii)旋转复用阵列；和(iv)图5A和图5B中所示的阵列。