[发明专利]利用分段式螺旋电极的多级离子引导器及有关系统和方法

权利要求书

1.一种离子引导器，其包括：

入口端；

出口端，其在沿着引导器轴距入口端一距离处；以及

多个引导器电极，其环绕引导器轴，并且配置为用于生成第2N方位角 阶的射频(RF)场，其中，N是等于或大于2的整数，并且其中，RF场对 于沿着引导器轴将离子径向封闭为离子射束是有效的，并且RF场具有带有 沿着引导器轴独立于轴向位置的引导器轴上的量值的有效电势。

2.如权利要求1所述的离子引导器，其中，引导器电极从入口端到出口 端沿着引导器轴彼此轴向地间隔，每个电极包括2N个分段，每个引导器电 极的分段在引导器轴周围以横向间隙彼此间隔。

3.如权利要求2所述的离子引导器，其包括：电压源，其配置为用于对 引导器电极施加第一RF电压和第二RF电压，所述第二RF电压与所述第一 RF电压异相180度，其中，电压源与所述分段进行通信，使得：

对于每个引导器电极，第一RF电压和第二RF电压交替地施加到横向 相邻分段；以及

第一RF电压和第二RF电压交替地施加到相应相邻引导器电极的相邻 分段。

4.如前述权利要求中的任一项所述的离子引导器，其包括：多个延长电 极，其具有选自包括以下项的组的配置：延长电极位于比引导器电极距引导 器轴更大的径向距离处；每个延长电极与相应间隙轴向地对准；前述两者。

5.如前述权利要求中的任一项所述的离子引导器，其中，所述引导器电 极具有选自包括以下项的组的配置：

引导器电极具有从入口端到出口端沿着引导器轴实质上恒定的相应内 径；

引导器电极具有从入口端到出口端沿着引导器轴相继减少的相应内径， 使得电极环绕在朝向出口端的方向上收敛的引导器容积；以及

离子引导器包括圆柱形区段和处于圆柱形区段的上游或下游的漏斗区 段，其中：在圆柱形区段中，引导器电极具有沿着引导器轴实质上恒定的相 应内径；并且在漏斗区段中，引导器电极具有在朝向出口端的方向上沿着引 导器轴相继减少的相应内径。

6.如前述权利要求中的任一项所述的离子引导器，其包括：导电遮罩， 其环绕引导器电极。

7.如权利要求1和4至6中的任一项所述的离子引导器，其中，引导器 电极是螺旋电极，每个螺旋电极包括第一电极端和第二电极端，并且从第一 电极端到第二电极端延伸通过环绕引导器轴的多个匝圈，并且其中：

所述多个螺旋电极是2N；

螺旋电极中的至少一个的第一电极端位于入口端处；以及

螺旋电极中的至少一个的第二电极端位于出口端处。

8.如权利要求7所述的离子引导器，其中，螺旋电极具有包括以下项中 的至少一个的配置：

对于每个螺旋电极，相邻匝圈沿着引导器轴分离达导引间隔；以及螺旋 电极交错，使得每个螺旋电极的导引间隔包含其它螺旋电极中的每一个的匝 圈；

螺旋电极的每个匝圈沿着引导器轴与相邻匝圈分离达一间距，并且所述 间距从入口端到出口端沿着引导器轴实质上是恒定的，或所述间距从入口端 到出口端沿着引导器轴变化；

螺旋电极配置为使得引导器轴的至少一部分是弯曲的。

9.如权利要求7或8所述的离子引导器，其包括：电压源，其配置为用 于对螺旋电极施加第一RF电压和第二RF电压，所述第二RF电压与所述第 一RF电压异相180度，其中，电压源与螺旋电极进行通信，使得第一RF 电压和第二RF电压交替地施加到相邻螺旋电极。

10.一种用于引导离子的方法，所述方法包括：

将离子发送通过离子引导器，所述离子引导器包括：入口端；出口端， 其在沿着引导器轴距入口端的一距离处；多个电极，其环绕入口端与出口端 之间的引导器容积；以及

在发送离子的同时，将第2N方位角阶的射频(RF)场施加到离子，其 中，N是等于或大于2的整数，其中，RF场沿着引导器轴将离子径向封闭 为离子射束，RF场的有效电势具有沿着引导器轴独立于轴向位置的引导器 轴上的量值。