[发明专利]质谱及其相关技术改进

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析中或与之相关的改进。更具体地说，本发明涉及与质谱分析仪器结合使用的离子反射器装置的改进。

背景技术

在本说明书中，在提及或论述到文档、知识条例或项目时，所述提及或论述并非承认所述文档、知识条例或项目或者其任意组合在优先权日已是公众已知信息的一部分；或者，已知是与尝试解决与本说明书所涉及任何问题的努力相关。

质谱仪是用于测量或分析带电粒子的质荷比的设备，可确定含有带电粒子的样本或分子的元素组成。

有多种不同技术可用来满足此类测量目的。质谱分析的一种形式是采用电感耦合等离子体(ICP)焰炬，使要测量或分析的样本产生等离子场。在这种形式中，等离子体将样本汽化和电离，使样本中的离子进入质谱仪进行测量/分析(质谱分析)。

由于质谱仪需要在真空环境下运行，从等离子体中提取和转移离子是让等离子体形成的一小部分离子穿过取样器上尺寸约1mm的孔，然后穿过截取器上尺寸约0.4mm的孔(通常分别称为取样器和截取锥)。

对离子束穿过质谱分析装置的引导，通常由施加了可控电压且正确定位的电极所产生的特定形状的电场来控制。这种类型的装置通常被称为离子光学系统。

US6,614,021(属于Varian Australia Pty Ltd)中描述了一个众所周知的离子光学系统的典型示例。虽然US'021中所述装置能够胜任，但一些不足还是会限制其在某些离子能级上的测量灵敏度。

发明内容

根据本发明的一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的运动路径，该反射器包括电场电感器，可通过对离子施加电场来反射在第一个空间区运动的离子，使其从所述的第一个空间区的第一个焦点运动至第二个空间区的第二个焦点。

根据本发明的另一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的运动路径，反射器包括一个聚焦装置，用于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚焦到第一个空间区的第一个焦点上，同时还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将离子反射到第二个空间区的第二个焦点上。

根据本发明的另一个主要方面，提供的离子反射器用于改变离子束在质谱仪中的运动路径，反射器包括一个聚焦装置，用于将来自离子源的在第一个空间区运动的离子聚焦到第一个空间区的第一个焦点上，同时还包括一个电场电感器，用来对离子施加电场将一个或多个入射角度的离子反射到第二个空间区的第二个焦点。

根据本发明的另一个主要方面，提供的离子反射器可与质谱仪结合使用，用来在两条不同轴之间引导离子流，反射器包含的电场能够使向第一个空间区聚焦的离子流向第二个空间区聚焦，从而使这两个空间区对准上述离子的运动轴。

对于本发明的上述各主要方面以及以下各方面，第一个空间区代表离子流向其聚焦或集中的空间的第一个区(即第一个焦点)，其目的是为了最大限度增加实际通过第一个空间区的离子通量，并最大限度减少该区离子束的能量分布。第一个空间区通常位于入口区或在其附近，通过该入口区可使用质谱仪采样或测量从相应离子源提取的离子。

优选方法是，通过离子热化设备使离子流向第一个空间区集中或聚焦，诸如离子漏斗、离子导向器或任何其他使用剩余压力碰撞冷却或碰撞聚焦功能的设备。通过这种方式，可使从离子源提取的离子束聚焦或集中，从而基本通过第一个空间区。

第二个空间区一般代表离子穿过空间的第一个区后，通过电场布置向空间的第二个区(即第二个焦点)聚焦或集中。第二个空间区通常位于质量分析器或碰撞池装置的入口或在其附近，它们是质谱分析装置整体配置的组成部分。在一个实施例中，这样布置的电场确保穿过第二个空间区的离子通量集中度与通过第一个空间区的离子通量基本相同。一方面，电场布置配置为，使穿过第一个空间区的离子通量被映射到第二个空间区。换言之，因为布置了电场的形状，所以借助电场反射的方式，第一个空间区的离子的集中度被映射到第二个空间区。电场的形状最好是椭球形。

通常，第二个空间区在空间上与第一个空间区明显不同，这两个空间区的位置关系取决于电场布置的具体配置。在一个实施例中，电场的布置要确保第二个空间区与第一个空间区之间有充分的间隔，使离子在所述的第一条和第二条离子运动轴之间反射。

优选的方法是，电场的布置要确保能够预先确定第二个空间区的位置，从而预先确定离子流的方向。