[发明专利]离子供应系统和控制离子供应系统的方法

说明书

离子供应系统包括将离子发射到前真空室中的离子源，布置在前真空室中的具有堆叠电极的离子传输装置，向离子传输装置的电极提供振荡电压的控制系统，和真空室，其布置在离子传输装置的下游。在布置在离子传输装置的下游的真空室中的是真空计。真空计的压力信号被提供给控制系统，该控制系统将振荡电压提供给离子传输装置的电极。控制系统以振幅向离子传输装置的电极提供振荡电压，该振幅与真空计200的压力信号相关。

技术领域

本发明属于离子供应系统，其从离子源向离子分析系统供应离子。此外，本发明涉及控制离子供应系统的方法。

背景技术

为了分析离子分析系统中的离子，必须在离子源中产生离子，然后通过离子供应系统将离子提供给离子分析系统。离子分析系统是一种系统，其中在离子被提供给系统之后研究离子的性质。所研究的性质可以是例如质量分布、质量、离子的结构，特别是它们是大的离子化分子，如蛋白质和肽。离子分析系统可以包括分析单元的附加装置，包括例如离子光学器件、离子过滤器、碰撞室、离子捕获装置等。分析单元可以是例如质谱仪的质量分析器。通常，离子分析系统在真空中操作并且离子从离子源发射，其中压力在10毫巴至2.000毫巴的范围内。

因此，已知离子供应系统，其中离子在离子源中产生，然后转移到在真空中操作的离子分析系统。然后，离子分析仪器包括离子供应系统和离子分析系统。

根本的挑战则是离子供应系统中离子从离子源到离子分析系统的有效传输，离子分析系统可以包括例如质量分析器，特别是通过大气或低真空区域，其中离子运动基本上受到与背景气体分子相互作用的影响。因此，离子供应系统包括前真空室。虽然静电光学器件通常用于真空中以进行离子传输和离子聚焦，但是已知由于在大气或低真空区域中离子经历的大量碰撞，这种装置的有效性受到限制。因此，通过离子供应系统中的低真空区域的离子传输损失趋于高，这对离子分析仪器的整体灵敏度具有显著的不利影响。

已经提出了各种方法，特别是在质谱技术中，用于改善低真空区域中的离子传输效率。

一般来说，所有方法都使用带有堆叠电极的离子传输装置，这些装置设置在离子供应系统的前真空室中，用于离子传输和离子聚焦。

一种方法通过离子漏斗装置体现为Smith等人的美国专利6,107,628中描述的离子传输装置，该专利通过引用结合到本说明书中。粗略地描述，该离子漏斗装置包括多个紧密纵向间隔开的环形电极，环形电极具有从装置入口到其出口尺寸减小的孔。电极彼此电隔离，并且射频(RF)电压以规定的相位关系施加到电极，以将离子径向限制到器件的内部。装置入口处的相对大的孔径尺寸提供了大的离子接收区域，并且逐渐减小的孔径尺寸产生“锥形”RF场，其具有沿着离子行进方向直径减小的无场区域，从而聚焦离子为窄光束，然后可以通过截取器(skimmer)或其他静电透镜的孔径，而不会产生大程度的离子损失。在(例如)Smith等人的美国专利6,583,408、Franzen的美国专利7,064,321、欧洲专利申请EP 1465 234和Julian等人的“Ion Funnels for the Masses:Experiments and Simulationswith a Simplified Ion Funnel”，J.Amer.Soc.Mass Spec.，vol.16，1708-1712页(2005)中描述了对离子漏斗装置的改进和变化。

另一种方法在美国专利申请US 2009/0045062 A1中描述，其通过引用结合到本说明书中。在该实施例中，离子传输装置包括多个纵向间隔开的电极，所述电极限定离子通道，离子沿着所述离子通道传输，所述多个电极中的每一个适配有孔，离子可以通过该孔移动并且施加振荡电压至所述多个电极中的至少一部分，其中(i)相邻电极之间的间隔以及(ii)所施加的振荡电压的幅度中的至少一个在离子行进方向上增加。

在美国专利6,462,338B1中描述了另一种方法，该专利通过引用结合到本说明书中。在该实施例中，离子传输装置还包括纵向对齐并限定离子通道的堆叠透镜电极。每个电极施加振荡电压。