[发明专利]一种供质谱仪使用的离子偏转器

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，一方面，本发明涉及与质谱分析仪器结合使用的离子偏转器装置的改进。

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，可确定样本或分子的元素或分子组成。

有多种不同技术可用来满足此类测量目的。一种质谱仪涉及使用电感耦合等离子体(ICP)生成等离子体。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0.5mm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。

Varian Australia Pty Ltd.的美国专利编号6,614,021中描述了一种离子光学系统的示例。虽然在US'021中所述布置被认为足以进行操作，但在一些离子能量水平上其测量灵敏度受限。

发明内容

根据本发明的一个主要方面，本专利提供一种修改质谱仪内离子束运动通路的离子偏转器，偏转器包括一个布置的电场诱导器，从而建立多个静电场，其能够使基本沿第一条预定运动通路运动的离子偏离朝向，基本沿第二条预定运动通路运动。

根据本发明的另一个主要方面，本专利提供一种修改质谱仪内离子束运动通路的离子偏转器，偏转器包括一个布置的电场诱导器，从而建立多个静电场，其能够使离子从一个或多个入射角度朝向一个预定的焦点运动。

根据本发明的另一个主要方面，本专利提供一种可与质谱仪联用的离子偏转器，其可在2条不同的运动轴之间使离子流偏转，从而建立多个静电场，其可使沿第一所述运动轴聚焦的离子流朝向预定焦点的空间区域运动，后者基本与另一所述运动轴共线。

电场诱导器可包含一个可充电部件，其包括多个(或数个)可充电部件。可布置每一可充电部件配备一个电压源，从而均具有正电或负电的偏置电压。

在一个实施例中，每一可充电元件可代表一个可充电部件部分。因此，可充电部件可包含多个可充电部分。

应当认识到，当可充电部件(或部分)提供一个偏置电压时，产生的电场为一个单极电场，其中电场线方向取决于施加的偏置电压是否为正电(其中电场线从可充电部件向外呈放射状)或负电(电场线从可充电部件向内呈放射状)。

根据本发明上述以及下述主要方面，优选布置电场诱导器从而建立多个电场单极区域。在这方面，三维空间内的离子导向，至少部分，可通过已建立的电场的获得的影响或净效应获得。因此，在一个实施例中，离子束所选操作(或转向)和/或所选聚焦，至少部分，来自于电场诱导器的每一可充电部件(或部分)建立的电场的叠加。因此，可布置电场诱导器从而建立多个静电单极区域，其叠加能够使离子在所需三维空间内朝所选方向转向。

在一个优选的实施例中，每一可充电部件提供更有一个与进入质谱仪离子电势(即离子源电势)相关的基本为负电的偏置电压。

优选的方法是，同一平面或离子流平面内具有离子运动的第一条和第二条预定通路。应当认识到，可布置和采用本发明的偏转器从而产生平面外偏转，后者取决于质谱仪器的特定布置，例如质量检测器装置与离子源的相对位置。

在一个实施例中，可充电部件包括4个可充电元件，每一个可充电元件的布置方式可提供一个离子源测量时电压相关的负电偏置电压。在此布置中，电场诱导器可提供4个电场单极区域。

在一个实施例中，可充电元件在操作上可布置为成对，其中每一对(包括组成的可充电元件)布置为相对位置。通过向成对的可充电元件施加偏置电压，可采用静电场来控制离子束的方向和/或聚焦。

可布置一个可操作对从而使组成的可充电元件上施加的偏置电压多变，呈指定或预定量。偏置电压的多变性可在成对的组成性可充电元件之间产生电压差，这样离子束能够被操作或“转向”，从而朝一个预定的空间区域聚焦。根据彼此位置，布置每一可充电元件对的可充电部件，根据离子束流情况配置几何位置，从而在施加电压差时操作离子束朝所需方向运动。