[发明专利]改善离子检测器的泵送的方法和设备

说明书

本发明总体上涉及用于诸如质谱仪的科学分析装备的操作以改善性能和/或使用寿命的方法。这种方法可以包括以下步骤：提供包括具有一定质量范围的离子的离子流，基于质量分离离子流的离子，以及控制分离的离子对离子检测器的电子发射表面的撞击的定时和/或次序，以修改离子检测器的一个或多个参数。

技术领域

本发明总体上涉及科学分析装备的操作。更具体地，本发明涉及操作基于质量分离粒子的仪器(诸如质谱仪)的方法。这样的方法是为了提高离子检测器的性能和/或使用寿命。还提供了配置成根据本发明的方法可操作的设备。

背景技术

在质谱仪中，分析物被电离形成一系列带电粒子(离子)。所得到的离子然后典型地通过加速和暴露于电场或磁场根据它们的质荷比被分离。致使分离的信号离子进入检测器。检测器通常包括用于放大离子信号的一些装置。放大装置可以是本领域公知的布置在电子放大链中的一系列倍增极。在检测器中，放大的电子信号撞击到终端阳极上，该阳极输出与撞击它的电子数成比例的电信号。来自阳极的信号被传送到计算机，在计算机中显示为作为质荷比的函数的被检测离子的相对丰度的质谱。

质谱法中输出的频谱用来确定样品的元素或同位素特征、粒子和分子的质量，以及阐明分子和其他化合物的化学结构。

对于许多类型的质谱法，分离的离子物类各自依次被引导到检测器中。该过程通常被称为“扫描”或“扫掠”质谱。作为一个示例，传输四极杆质量分析仪通过使用振荡电场来扫描质谱，以选择性地使通过在四个平行杆之间产生的射频四极场的离子的路径稳定或不稳定。在任何一个时间，只有在一定质量/电荷比范围内的离子通过，然而，对杆上电位的改变允许快速扫描宽范围的m/z值。

扫描通常是通过改变杆电位来实现的，从而使m/z值依次增加或减少的离子撞击检测器。参考图1，它示出了在扫描模式下四极杆质量分析仪的质谱，其中离子峰通过增加质量依次离开四极杆。在该示例中，样品(当电离时)提供具有变化的信号电平的20个离散离子质量。这些峰标记有它们的质量数。将注意到，一些峰值不包含任何信号(6、11、13和14)。

本领域中的一个问题是，在质谱仪中使用的基于电子发射的检测器的性能随着时间的推移而降低。人们认为二次电子发射随着时间的推移而减少，导致电子倍增器的增益降低。为了补偿这一过程，必须定期增加施加到倍增器的操作电压，以保持所需的倍增器增益。然而，最终倍增器将需要替换。需注意，检测器增益可能急剧地和缓慢地受到负面影响。

现有技术人员已经通过增加倍增极表面积解决了倍增极老化的问题。表面积的增加用来将电子倍增过程的工作负荷分布在更大面积上，有效地减缓了老化过程并提高了操作寿命和增益稳定性。这种方法仅提供使用寿命的适度增加，并且当然会受到质谱仪器内的检测器单元的大小约束的限制。

在诸如通道倍增器的连续电子倍增器(CEM)中，现有技术人员试图通过使用椭圆形横截面代替本领域公认的圆形设计来增加发射表面积。虽然使用寿命的增加是明显的，但这种增加与表面积增加不成比例。因此，除表面积之外的一个或多个因素似乎对使用寿命有影响。

在本领域中，基于电子发射的检测器的性能在其使用寿命的初始阶段期间在增益方面可能更快地劣化也是一个问题。这种初始增益损失有时被称为“烧入”。通过采用初始的密集操作周期，以便在仪器用于实际分析工作之前快速克服“烧入”周期，现有技术人员已经解决这个问题。虽然有效，但是这种方法花费时间和精力，并且延迟了新检测器的实现。

本发明的一个方面是通过提供具有延长的使用寿命和/或改善的性能的检测器来克服或改善现有技术的问题。另一个方面是提供一种有用的现有技术的替代方案。

文件、行为、材料、设备、制品等的讨论被包括在本说明书中，仅仅是为了提供本发明的上下文。没有暗示或表示任何或所有这些事项因为其在本申请的每个权利要求的优先权日之前就存在而形成了现有技术基础的一部分，或者是与本发明相关的领域中的公知常识。

发明内容