[发明专利]质量分析器

说明书

公开了一种用于扫描样本气体的质量分析器。质量分析器(10)包括：电离器(20)，用于从样本(29)产生离子；滤质器(30)，其具有累积器部(32)，累积器部(32)集成在滤质器中，并且在从滤质器喷射之前累积过滤离子；以及离子检测器(50)，其被配置为检测从滤质器喷射的离子。滤质器可以包括四极阵列(33a)并且累积器部包括离子阱阵列(38)。

技术领域

本发明通常涉及小型化高度集成的质量分析器。

背景技术

在公开文献WO2014/150040中，公开了混合型质谱仪的设计和架构以及操作质谱仪的方法。混合型质谱仪具有离子源、质量选择器和用于经由第一端从质量选择器接收离子的细长碰撞池。连接至碰撞池的控制器是利用如下逻辑进行编程的，该逻辑用于可选择地将所累积的离子从碰撞池的第一端释放到第一质量分析器(例如，静电离子阱)或者从碰撞池的第二端释放到第二质量分析器(例如，二维四极离子阱)。第一质量分析器和第二质量分析器这两者都位于从离子源延伸到碰撞池的离子路径的外侧，使得可以与利用一个或这两个质量分析器获取质谱同时将离子输送至并累积在碰撞池中。

发明内容

与该技术领域有关的传统方法教导了分析级的并列或联用(hyphenation)，以提高选择性。这往往是在损害灵敏度的情况下实现的。各分析级通常是独立的仪器，并且与其它仪器串联组装以提供2D和3D分离，从而获得提高的整体分辨率。另外，这样的具有串联组装的多个分析级的系统的大小大并且不便于现场应用。

因此，仍然需要对于现场应用和其它应用具有高灵敏度和高选择性的小型化质量分析器。

本发明的一个方面是一种质量分析器，包括：电离器，用于从样本产生离子；滤质器，其具有累积器部，所述累积器部集成在所述滤质器中，并且在从所述滤质器喷射之前对过滤离子进行累积；以及离子检测器，其被配置为检测从所述滤质器喷射的离子。在该质量分析器中，时间空间离子累积器内置到滤质器中，由此提供优良的灵敏度和选择性以及操作模式灵活性。

所述滤质器可以包括四极阵列。所述累积器部可以包括离子阱阵列。所述离子阱阵列可以包括圆柱形离子阱阵列。所述圆柱形离子阱阵列可以包括顶部端盖板、环形电极板和底部端盖板。所述四极阵列的杆可以用作所述离子阱阵列的环形电极。

所述质量分析器还可以包括被配置为以两个模式控制所述质量分析器的模块。所述两个模式中的第一模式是在从所述滤质器喷射之前不累积的情况下通过所述累积器部喷射所述过滤离子，以及所述两个模式中的第二模式是在从所述滤质器喷射之前将所述过滤离子累积在所述累积器部中。

所述质量分析器还可以包括被配置为向所述累积器部提供与提供给所述滤质器的电场或磁场相同的电场或磁场的模块。所述质量分析器还包括被配置为向所述累积器部提供与提供给所述滤质器的电场或磁场不同的电场或磁场的模块。滤质器的四极阵列和累积器部的离子阱阵列可以利用相同或不同的RF频率和电压工作。

所述质量分析器还可以包括底盘，所述底盘被配置为集成所述电离器、所述滤质器和所述离子检测器。所述质量分析器还可以包括被配置为组装所述电离器、所述滤质器和所述离子检测器中的任一个的模块化组件。模块化组件在组装时可以是可变的。模块化组件可以容纳诸如法拉第检测器、电子倍增器(EM)、微通道板(MCP)、CCD和光电倍增管(PMT)等的检测器。典型的离子检测器可以是法拉第检测器。

本发明的另一方面是一种系统，包括：根据上述的质量分析器；以及被配置为使用来自所述质量分析器的输出的模块。所述模块可以包括输出单元，所述输出单元被配置为输出与所述质量分析器所检测的所述样本有关的信息。该系统和/或质量分析器可以集成到数个内联应用中的实时监测和控制所需的工业(半导体芯片制造、真空涂布、药物开发、石油化工等)工具中。