[发明专利]具有增强的离子束聚焦和传输的碰撞室

说明书

一种多极杆离子导引件包含多个电极，所述多个电极围绕所述装置的纵向轴线安置以限定用于沿着所述装置的长度在相对的入口端和出口端之间传输离子的离子传输体积。电子控制器可操作地连接到RF功率源并连接到所述电极中的至少一些，且被配置成将至少一RF电位施加到所述电极。在使用期间，所述电极沿着所述装置的第一部分产生仅RF场，且沿着所述装置的第二部分产生轴向DC场。在于所述装置的所述第二部分内经历所述轴向DC场之前和/或之后，离子通过所述装置的所述第一部分内的所述仅RF场径向朝内朝向所述装置的所述纵向轴线聚焦。

技术领域

本公开大体上涉及具有带有伸长导体组的碰撞室的类型的串列式质谱仪。更确切地说，本公开涉及用于在传输穿过此碰撞室期间经由暴露于仅RF电位来重新聚焦离子束的设备和方法。

背景技术

在例如三重四极杆质谱仪等串列式质谱仪中，以及在其它质谱仪中，由离子导引件和碰撞室中的RF杆组限定的体积内的气体通过被称为碰撞聚焦的过程改进仪器的敏感度和质量分辨率。气体和离子之间的碰撞致使离子的速度减小，且离子变为聚焦在纵向轴线附近。尽管离子聚焦效应是合乎需要的，但令人遗憾的是离子速度的减缓还会产生其它不合需要的效应。

一个此类不合需要的效应是，举例来说，在产物(子)离子已经在第一滤质器的下游的碰撞室中形成之后，离子可能在许多次碰撞之后由于其极低的速度而缓慢地从碰撞室排出。离子清除时间(通常几十毫秒)可能导致色谱图中的拖尾和其它杂散读数，这是归因于当快速连续地监视若干母/碎片对时邻近通道之间的干扰。为了避免这种情况，需要测量之间相当长的暂停时间。拖尾也需要类似的暂停。测量之间所需要的这种暂停时间降低了仪器的产率。

已知创建轴向场(有时被称作阻力场(drag field))以便轴向移动离子穿过形成离子导引件和碰撞室的多极。已经描述用于创建此类轴向场的若干不同方法。

1998年12月8日颁布给Thompson等的标题为“具有轴向场的质谱仪(Spectrometerwith Axial Field)”的第5,847,386号美国专利论述使用锥形主杆，或将主杆布置成相对于彼此成角度，或使主杆分段来创建轴向场。此外，第5,847,386号美国专利论述提供电阻涂覆或分段辅助杆，提供沿着每一杆间隔的一组导电金属带且所述带之间具有电阻涂层，将每一杆形成为具有电阻外部涂层和导电内部涂层的管件，以及其它方法。

Konicek等的第7,675,031号美国专利论述使用被配置成具有若干指状电极的辅助电极来创建轴向场，所述指状电极被设计成安置于主电极的邻近对之间。在替代实施方案中，例如(但不限于)二氧化硅等薄半导电材料的叶片安置于主电极的邻近对之间。这些所谓的阻力叶片(drag vane)可被配置成具有沿着其长度的方向上的电阻用于在施加电位时创建DC轴向场。描述平直的辅助电极以供与线性主电极一起使用，以及弯曲的辅助电极以供与弯曲主电极一起使用。

在上文描述的实例中的每一个中，DC轴向场沿着碰撞室的整个长度在其离子进口端和离子出口端之间延伸。离子在引入到碰撞室中后立即经历DC轴向场，且其继续经历DC轴向场直至其被从碰撞室提取。在此整个时间期间，离子可经历与碰撞室内部的气体分子的碰撞，且漂移而远离纵向轴线。此效应使离子离焦且往往会增加离子损耗，这继而导致仪器敏感度降低。为了抵消此效应，有必要精确地轴向对准仪器的各个区段且在邻近区段之间提供复杂的透镜系统。令人遗憾的是，这些解决方案会增加仪器的成本和复杂性，并且还需要严密的设置和维护程序。

因此，提供克服上文所提及的至少一些缺点和/或局限性的方法及设备将是有益的。

发明内容