[发明专利]轴向磁离子源及相关电离方法

说明书

一种离子源，其配置成用于电子电离并产生同轴的电子和离子束。该离子源包括沿轴线的电离室、配置成用于在所述电离室中产生轴向磁场的磁体组件、电子源、以及透镜组件，其配置成用于沿着轴线将离子束从电离室引出，朝向电子源将电子束反射回，以及将更高能量的离子从离子源传送出同时朝向透镜元件反射更低能量的离子进行中和。

技术领域

本发明涉及利用电子束的离子源，比如可以用于质谱，更具体地，涉及产生与电子束同轴的离子束的离子源。

背景技术

一般而言，质谱(MS)系统包括：离子源，用于电离目的样品的组分；质量分析器，用于基于离子的不同质荷比(或m/z比、或者更简单地说“质量”)而将其分开；离子检测器，用于计数所分开的离子；以及电子，用于根据需要处理来自离子检测器的输出信号产生用户可解释的质谱。通常，质谱是一系列峰，其表示作为m/z比的函数的所检测到的离子的相对丰度。质谱可被用来确定样品组分的分子结构，从而使样品能够定性和定量地表征。

离子源的一实例是电子电离(EI)源。在典型的EI源中，样品材料以分子蒸汽的形式被引入室。被加热的灯丝用来发射高能电子，其作为光束在加于灯丝与阳极之间的电势差的作用下被校准和加速进入室。样品材料沿着与电子束路径交叉的路径被引入到室中。由于电子束在样品和电子路径相交叉的区域中轰击样品材料而产生样品材料的电离。电离过程的主要反应可以由下列关系式来描述：M+e^-→M^*++2e^-，其中M表示分析物分子，e^-表示电子，M^*+表示所得到的分子离子。也就是说，电子足够亲近地接近分子，以通过静电斥力促使分子失去电子，因此，单电荷的正离子得以形成。电位差被用来吸引形成于室中朝向出射孔的离子，然后将所得的离子束加速到下游设备比如质量分析器中，或者首先至中间部件比如离子导向器、质量过滤器等。

在广泛使用的交叉束、或尼尔型EI源中，离子束在与电子束正交的方向上产生。这种类型的设计容易造成离子的损失，因为在与EI源的电离室的内表面碰撞时大量的离子被抽出至灯丝或散焦和中和(丢失)。对于许多应用来说，将更有利的是产生在轴线上的电子束，即，与所得到的离子束并且与离子被传送到其中的下游设备比如例如四极质量过滤器同轴的电子束。轴向电子束可以更容易地创建将具有从EI源被成功传送到下游设备中的更高可能性的离子。

因此，需要产生与诱导电离的电子束同轴的离子束的离子源，其中的离子损失降低了。

发明内容

为了全部地或部分地解决上述问题和/或可能已由本领域技术人员观察到的其他问题，本公开提供了方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置，如通过在所阐述的实施方式中的实例所述。

根据一实施例，一种离子源包括：主体，其包括电离室和通入所述电离室的样品入口，所述电离室包括第一端和第二端，并且具有沿着源轴线从所述第一端至第二端的长度；磁体组件，其围绕着所述主体并且配置成用于在所述电离室中产生轴向磁场；电子源，其定位在所述第一端并且包括热离子阴极和电子反射器，所述电子源配置成用于沿着所述源轴线加速电子束通过电离室；以及透镜组件，其包括位于所述第二端的提取器、在所述电离室外部并且沿着所述源轴线与所述提取器间隔开的第一透镜元件、以及沿着所述源轴线与所述第一透镜元件间隔开的第二透镜元件，其中，所述提取器配置成用于沿着所述源轴线将离子束从所述电离室引出，所述第一透镜元件配置成用于朝向所述电子源反射电子束，所述第二透镜元件配置成用于传送更高能量的离子同时朝向第一透镜元件反射更低能量的离子。

根据另一实施例，离子处理系统包括与所述透镜组件连通的离子处理装置。