[发明专利]用于质谱仪的电极组合件

说明书

一种电极组合件，如用于离子镜的电极组合件，其包括：第一层，所述第一层具有被一个或多个间隙隔开的多个电极；第二层，所述第二层被布置成覆盖所述一个或多个间隙并防止电场穿过所述一个或多个间隙，所述第二层具有被定位成与所述第一层中的所述一个或多个间隙重合的导电材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月1日提交的英国专利申请第1901411.7号的优先权和其利益。此申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于产生电场以操纵如离子等带电粒子的电极组合件，并且涉及使用这种电极组合件来操纵带电粒子的相应方法。本公开的实施例包含包括所述电极组合件的质谱或迁移谱仪，以及相应的质谱或迁移谱方法。

背景技术

为了提供小型化和/或精准的仪器，有必要提供具有相对较小和/或精确的电极结构的离子光学装置。如微机电系统(MEMS)和印刷电路板等技术已被用于实现这一目标。

具有电绝缘基板和沉积在其上的电极的印刷电路板(PCB)先前已被用于形成质谱法中的电极结构，例如参见US 6607414。然而，如离子等带电粒子撞击电极之间的区域中的绝缘基板，导致这些区域带电并因此影响这些区域附近的电势分布。为了避免这个问题，已知的是，在电极之间的区域中切割绝缘基板以形成间隙，使得电荷不会在这些区域中积聚。然而，外部电场随后能够穿过这种间隙并进入离子光学装置，这通常是不期望的。为了减少这种情况，与间隙在穿过基板的方向上的深度相比，间隙的宽度可以做得相对较小。令人期望的是，间隙的宽度比间隙的深度小2.5到3倍。然而，间隙的深度由绝缘基板的厚度设定并且相对较小。并非总是可以将间隙的宽度设定为比深度小2.5到3倍，例如，因为间隙任一侧的PCB上的电极之间的电势差可能很高，并且这样做可能会导致电极之间的电击穿和电弧。

另一种已知的方法是在基板表面提供凹槽，以便带电粒子进入凹槽，而不是在外表面上积聚电荷，如在US 9653273中。由于凹槽没有完全延伸穿过基板，因此该技术可以防止外部电场穿透离子光学装置。然而，为了良好地发挥作用，要求凹槽的深度与其宽度相比相对较大。例如，令人期望的是，凹槽的深度超过其宽度的三倍或更多倍。然而，由于凹槽的深度受到基板厚度的限制，因此凹槽的宽度以及PCB上电极之间的间距也被限制为相对较小。这再次限制了可以施加到凹槽任一侧的电极上的电压。

另一种已知的方法是在电极之间的空间涂上一层电阻层，将电荷转移到电极，如以下文献中所述：Austin等人《美国质谱学会杂志(JASMS)》19,1435-1441,2008。然而，当使用这种电阻涂层，难以支持期望的电场精度。此外，此类技术只能使用中等电场以避免表面放电。

发明内容

本发明提供了一种电极组合件，其包括：

第一层，所述第一层具有被一个或多个间隙隔开的多个电极；

至少一个第二层，所述至少一个第二层被布置成覆盖所述一个或多个间隙并防止电场穿过所述一个或多个间隙，所述至少一个第二层具有被定位成与所述第一层中的所述一个或多个间隙重合的导电材料。

由于在所述第一层的所述电极之间提供间隙，因此指向所述第一层的任何带电粒子，如离子，要么撞击所述电极，要么穿过所述电极之间的所述间隙。因此，不需要的电荷不会在所述第一层的内表面上积聚并且不会影响由所述第一层的所述电极产生的电场。所述第二层防止电场在任一方向上穿过所述间隙，这可能是不期望的。所述第二层的所述导电材料还可以防止不需要的电荷积聚并影响由所述第一层的所述电极产生的电场。

所述第二层的所述导电材料可以覆盖所述第一层中的所述一个或多个间隙。

任选地，所述第一层的所述间隙中不提供固体材料。

所述多个电极可以是细长电极并且所述间隙可以是细长槽。