[发明专利]用于质谱分析的防污染离子导向装置有效
申请号: | 201510903219.7 | 申请日: | 2015-12-09 |
公开(公告)号: | CN105702557B | 公开(公告)日: | 2018-02-23 |
发明(设计)人: | 德斯蒙德·艾伦·卡普兰;费利奇安·蒙泰安;史帝芬·扎农 | 申请(专利权)人: | 布鲁克·道尔顿公司 |
主分类号: | H01J49/26 | 分类号: | H01J49/26;H01J49/06 |
代理公司: | 北京天昊联合知识产权代理有限公司11112 | 代理人: | 顾丽波,井杰 |
地址: | 美国马*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 谱分析 污染 离子 导向 装置 | ||
技术领域
本发明涉及用于质谱分析的射频(RF)离子导向装置。
背景技术
离子导向装置通常用于质谱仪(MS)中以在离子源与质量分析器之间传输离子,并且通常由围绕公共轴线放置的大量细长平行导电杆组成。现有技术中已知各种离子导向装置的实施例。图1示出了现有技术的多极杆离子导向装置的一个示例。为了便于描述,图1的离子导向装置示例特指四极杆离子导向装置。然而,本发明的实施例也可用于其他类型的多极杆,例如六极杆、八极杆等。在图1的离子导向装置中,在电压发生器105和110的驱动下,来自离子源(图中未示出)的离子传输至离子导向装置100。
如图1所示,构成四极杆离子导向装置100的四个导电杆被布置为两对,每一对接收被表示为Vcos(wt)的相同的RF信号,其中V和w分别是RF信号的幅度和频率。一对杆接收零相位的信号(+Vcos(wt)),另一对杆接收180度相移的信号(-Vcos(wt)),从而使离子导向装置100充当对较宽范围质荷比(通常表示为m/z)的离子进行传输的离子管。m/z比的范围具有下限和上限,超过上限和下限的离子无法再被可靠地传输。下限值比较明确(有时称为低质量截止),而上限值略微更加模糊。
图2示意性示出了在完整质谱仪这一更广的设备场景下用于在三重四极杆质量分析器装置Q1、Q2、Q3之前传输离子的四极杆离子导向装置Q0的示例。所述质谱仪可安装在外壳200中,其分为两个单独的真空级202A、202B,并且可包括EI或CI离子源204、位于离子源204的出口处的透镜管206(用于提取离子并将其发射至四极杆离子导向装置Q0)、初级质量过滤器Q1、提供U形转弯离子路径的曲线四极杆碰撞/碎裂室Q2,以及在离子源204和离子检测器之间串行排列的次级质量过滤器Q3。
如示出的那样,离子源204和离子检测器通常位于质谱仪的离子路径的相反的两端。由于示例所示的特定路径设置而导致离子源204和离子检测器可设置为:非常靠近彼此,仅由形成两个真空级202A、202B的边界的间壁208(虚线)隔开。除了所示的示例,同样可以利用直线等效物代替弯曲装置Q0和Q2,从而实现直线构造。
超高(涡轮)真空泵(未示出)可布置在外壳200中以使两个真空级202A、202B保持真空。排气孔(图2中未示出)可位于外壳200的不同位置。透镜管206和离子源204位于外壳200的第一密封区域中,该区域通过壁208以及与盖子接合的密封环设置(二者均未示出)以实现真空密封。
在沿着四极杆离子导向装置Q0的离子路径的中心,可以提供用于将相互作用的气体(例如氦气、氮气或甲烷)导入到四极杆离子导向装置Q0的进气口,离子导向装置Q0可配置为类似于美国专利第8,525,106B2号(发明人Muntean)中描述的离子导向装置那样。
在图2所示的示例中,四极杆离子导向装置Q0呈90°弯曲。射频电压和(视情况而定的)直流(DC)偏置电压可施加到相邻的极杆电极。极杆电极的剖面可为多种不同形状,例如方形、圆形、椭圆形(hyperbolically round)、圆形凹面、扁平、直线形等。
由于靠近源区域,离子导向装置通常受到离子导向电极上沉积物形式的污染。沉积物可由在电极上凝聚的中性分子形成,或者通过受到离子导向装置排斥的大量离子撞击电极(作为受到排斥的结果)并失去电荷从而使得基本上中性的底物分子在电极上凝聚而形成。上述内容的综合效果还可以是:中性分子在电极上凝聚,然后与撞击电极的被排斥的离子发生反应,然后分解为“生长”在电极表面上的稳定的固态结构(例如,已分解的碳氢化合物分析物分子中产生的碳沉积物)。
图3以示例方式示出了在发明人实验室中的操作期间实际形成在两个四极杆离子导向装置电极的内表面上的沉积物(虚线轮廓)的图形表示。所示为一个入口端,在此处沿着两个极杆电极中间的轨迹箭头接收离子,所述极杆电极具有实质上为方形的截面。为清楚起见,并未示出通常位于图示电极的对面以实现径向离子限制的另外两个四极杆电极。偏离中间虚线箭头的两个虚线箭头示意性示出了与会被发射的离子相比,被排斥的离子会选择的路径。如该图明显所示以及在实验室的实践中频繁观察到的那样,沉积物主要形成在电极表面的中心部分。
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