用於改良質譜儀靈敏度的方法和設備的製作方法
2023-05-31 04:13:16
用於改良質譜儀靈敏度的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種方法和一種設備，其包括用於產生離子的離子源；真空室，其具有用於接收離子的入口孔徑，和用於使離子從所述真空室通過的出口孔徑。在所述入口孔徑與出口孔徑之間提供至少一個離子導向，所述至少一個離子導向具有進口端和出口端。所述至少一個離子導向具有內圓筒和外圓筒。所述內圓筒具有多個區段，各區段具有不同數目的槽且所述內圓筒同軸安置於所述外圓筒內，其中所述內圓筒配置成產生一個以上多極場。提供電源，以用於在所述外圓筒與內圓筒之間提供RF電壓。
【專利說明】用於改良質譜儀靈敏度的方法和設備
[0001]相關申請案
[0002]本申請案主張2011年12月29日提交的美國臨時申請案第61/581，349號的權益和優先權，所述申請案的全部內容通過弓I用併入本文中。
【技術領域】
[0003]本申請者教示涉及一種用於改良質譜儀靈敏度的方法和設備，且更具體來說涉及用於傳輸離子的離子導向。
【背景技術】
[0004]在質譜分析中，在離子化步驟中使用離子源將樣品分子轉化成離子，接著在質量分離和檢測步驟中通過質譜分析器檢測。對於多數大氣壓離子源，離子在進入真空室中的離子導向之前先通過入口孔徑。離子導向將來自離子源的離子傳輸且聚焦到隨後的真空室中，且可向所述離子導向施加射頻電壓以提供離子在所述離子導向內的徑向聚焦。然而，在離子傳輸通過離子導向期間，可能會發生離子損失。因此，需要提高離子沿離子導向的傳輸效率且防止傳輸期間的離子損失，以獲得高靈敏度。
【發明內容】
[0005]鑑於上述內容，申請者教示包含質譜儀系統。在多個方面中，所述系統包含用於從樣品產生離子的離子源；和真空室，其包含用於接收所述離子的入口孔徑，和使離子從所述真空室通過的出口孔徑。在多個實施例中，所述系統包含至少一個在所述入口孔徑與出口孔徑之間的離子導向，所述至少一個離子導向具有進口端和出口端。在多個方面中，所述至少一個離子導向包含內圓筒和外圓筒，所述內圓筒具有多個區段，各區段包含在所述內圓筒中的多個槽且所述內圓筒的所述多個區段中的每一個包含不同數目的槽。在多個方面中，所述內圓筒可同軸安置於所述外圓筒內，其中所述內圓筒可配置成產生一個以上多極RF場。在多個方面中，所述系統包含電源，其用於在所述外圓筒與內圓筒之間提供RF電壓以將所述離子徑向約束於所述至少一個離子導向的所述內圓筒內。在多個方面中，所述多個槽可適合地間隔以產生所述一個以上所要多極場。在多個實施例中，槽數目由n/2決定，其中η為所產生多極RF場的階數。在多個方面中，所述內圓筒的所述多個區段中的所述槽數目可由以下組成的群組中選出:用以產生四極電場的兩個槽、用以產生六極電場的三個槽、用以產生八極電場的四個槽以及其任何組合。在多個實施例中，所述內圓筒的所述多個區段包含第一區段和第二區段，各區段具有多個槽以產生所述一個以上多極RF場。在多個方面中，所述第一區段包含四個槽以產生八極場，且所述第二區段包含兩個槽以產生四極場。在多個實施例中，所述外圓筒包含篩孔。在多個方面中，所述多個槽可適合地尺寸化以產生所述一個以上所要多極場。在多個方面中，所述內圓筒在所述至少一個離子導向的所述出口端附近的區段進一步包含額外四極電極以產生較強四極場。
[0006]提供一種用於發射離子的方法。在多個方面中，所述方法包含提供用於從樣品產生離子的離子源。在多個實施例中，所述方法包括提供真空室，其包含用於接收所述離子的入口孔徑，和用於使離子從所述真空室通過的出口孔徑。在多個方面中，在所述入口孔徑與出口孔徑之間提供至少一個離子導向，且所述至少一個離子導向可具有進口端和出口端。在多個實施例中，所述至少一個離子導向包含內圓筒和外圓筒。在多個方面中，所述內圓筒可具有多個區段，各區段包含在所述內圓筒中的多個槽，且所述內圓筒的所述多個區段中的每一個包含不同數目的槽。在多個方面中，所述內圓筒可同軸安置於所述外圓筒內，其中所述內圓筒配置成產生一個以上多極RF場。在多個實施例中，所述方法包含提供電源，其用於在所述外圓筒與內圓筒之間提供RF電壓以將所述離子徑向約束於所述至少一個離子導向的所述內圓筒內。
[0007]在多個方面中，所述多個槽之間的空間可適合地間隔以產生所述一個以上所要多極場。在多個實施例中，槽數目由n/2決定，其中η為所產生多極RF場的階數。在多個方面中，所述內圓筒的所述多個區段中的所述槽數目可由以下組成的群組中選出:用以產生四極電場的兩個槽、用以產生六極電場的三個槽、用以產生八極電場的四個槽以及其任何組合。在多個實施例中，所述內圓筒的所述多個區段包含第一區段和第二區段，各區段具有多個槽以產生所述一個以上多極RF場。在多個方面中，所述第一區段中的槽數目與所述第二區段中的槽數目不同。在多個實施例中，所述第一區段包含四個槽以產生八極場，且所述第二區段包含兩個槽以產生四極場。在多個方面中，所述外圓筒可有孔。在多個方面中，所述多個槽可適合地尺寸化以產生所述一個以上所要多極場。在多個方面中，所述內圓筒在所述至少一個離子導向的所述出口端附近的區段進一步包含額外四極電極以產生較強四極場。
[0008]本文闡述申請者教示的這些和其它特徵。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]所屬領域的技術人員應理解下文所述的圖式僅出於說明目的。附圖不打算以任何方式限制申請者教示的範圍。
[0010]圖1為根據申請者教示的多個實施例的質譜儀系統的示意圖。
[0011]圖2為根據申請者教示的多個實施例的圖1的實施例的離子導向的剖視圖。
[0012]圖3為根據申請者教示的多個實施例的離子導向的剖視圖。
[0013]圖4顯示多個多極場RF場，其由根據申請者教示的多個實施例的圖3的實施例的離子導向產生。
[0014]圖5為根據申請者教示的多個實施例的離子導向的剖視圖。
[0015]圖6為根據申請者教示的多個實施例的離子導向的示意圖。
[0016]圖7為根據申請者教示的多個實施例的一系列離子導向的示意圖。
[0017]在所述圖式中，類似參考數字表示類似部件。
【具體實施方式】
[0018]應理解，除非上下文另外明確指出，否則與申請者教示結合關於多個要素所使用的短語「一」涵蓋「一或多個/種」或「至少一個/種」。在多個方面中，提供用於發射離子的質譜儀系統和方法。首先參看圖1，其示意性顯示根據申請者教示的多個實施例的質譜儀系統20。在多個實施例中，系統20包含用於從所關注樣品(未圖示)產生離子24的離子源22。在多個方面中，離子24可以箭頭32所指示的方向向真空室26行進。在多個方面中，真空泵41a可向真空室26提供適合真空。在多個實施例中，真空室26可進一步包含位於入口孔徑28下遊的出口孔徑30，其用於使離子24從真空室26通過。在多個方面中，出口孔徑30可分隔真空室26 (也稱為第一真空室)與隨後的或第二真空室52，其可容納質譜分析器54 (如圖1中所示)或另一離子導向56 (如圖7中所示)。在多個方面中，真空泵41b可向真空室52提供適合真空。在多個方面中，系統20可包含至少一個離子導向34。在多個實施例中，至少一個離子導向34可位於入口孔徑28與出口孔徑30之間，以徑向約束、聚焦和發射離子24。在多個實施例中，至少一個離子導向34可包含進口端36和出口端38。在多個實施例中，至少一個離子導向34可包含內圓筒40和外圓筒42。
[0019]在多個方面中，如圖2中所示，內圓筒40可包含多個區段44a、44b等。在多個實施例中，內圓筒40的多個區段44中的每一個可包含不同數目的槽46a、46b等。舉例來說，圖2顯示圖1的離子導向34的橫截面，其中內圓筒40包含區段44a、44b和44c。各區段可具有不同數目的槽。舉例來說，如圖2中所示，區段44a、44b和44c具有不同數目的槽46a、46b和46c，如陰影區所示。在多個方面中，內圓筒40的各區段44可包含任何數目的槽。在多個方面中，內圓筒的表面可經機械加工以形成槽。在多個實施例中，槽可適合地間隔以形成槽，以產生所要多極RF場。在多個實施例中，內圓筒40可同軸安置於外圓筒42內，如圖1和圖2所示，以產生一個以上多極RF場。在多個實施例中，外圓筒與內圓筒之間的距離可小於槽寬度。在多個實施例中，外圓筒與內圓筒之間的距離可為約1mm。在多個實施例中，內圓筒的厚度可小於槽寬度。在多個實施例中，內圓筒的厚度可為約0.5mm到約1_。在多個實施例中，槽的最小寬度可為約1mm。在多個實施例中，外圓筒與內圓筒之間的距離可小於槽寬度。內圓筒的厚度可小於槽寬度。接著，在多個實施例中，內圓筒的厚度可為約0.5到約Imm,槽的最小寬度可為1mm。在多個實施例中，電源48可在外圓筒42與內圓筒40之間提供RF電壓，以將離子徑向約束於至少一個離子導向34的內圓筒40內。在多個實施例中，還可以在外圓筒42與內圓筒40之間施加DC電勢。
[0020]在多個實施例中，內圓筒的各區段中的槽數目可由n/2決定，其中η為所產生多極RF場的階數。可產生多個多極場。舉例來說，如果內圓筒中有12個槽，那麼可產生24極電場，四個槽可形成八極電場，且兩個槽可形成四極場。在多個方面中，所述內圓筒的多個區段中的槽數目可由以下組成的群組中選出:用以產生四極電場的兩個槽、用以產生六極電場的三個槽、用以產生八極電場的四個槽以及其任何組合。
[0021]在多個方面中，如圖2所示，內圓筒40的多個區段可包含區段。舉例來說，如圖2中所說明，第一區段44a和第二區段44b可各自分別包含多個槽46a和46b，以產生一個以上多極RF場。在多個實施例中，舉例來說，第一區段可包含四個槽以產生八極場且第二區段可包含兩個槽以產生四極場。在多個實施例中，多個槽的長度和寬度可適合地尺寸化以產生所要多極場。在多個實施例中，外圓筒與內圓筒之間的距離可小於槽寬度。在多個實施例中，外圓筒與內圓筒之間的距離可為約1mm。在多個實施例中，內圓筒的厚度可小於槽寬度。在多個實施例中，內圓筒的厚度可為約0.5mm到約1mm。在多個實施例中，槽的最小寬度可為約1_。在多個方面中，舉例來說，圖3顯示內圓筒40的多個區段，其包含第一區段44a,具有12個槽46a以產生24極電場；第二區段44b,包含四個槽46b以產生八極電場；和第三區段44c，包含兩個槽46c以產生四極電場；所述槽由陰影區表示。參看圖4，其例證圖3的至少一個離子導向的各區段中可產生的多個多極RF場(24極電場、八極場和四極場)。
[0022]在多個實施例中，內圓筒可由導電材料組成，且在多個方面中，可由(但不限於)黃銅組成。在多個實施例中，外圓筒可由導電材料組成，且在多個方面中，可由(但不限於)不鏽鋼組成。在多個實施例中，外圓筒可為固體。在多個實施例中，外圓筒可有孔，以更好的抽吸真空。在多個實施例中，內圓筒和外圓筒的厚度可變化。在多個實施例中，內圓筒的厚度可小於槽寬度。在多個實施例中，內圓筒的厚度可為約0.5mm到約1_。在多個實施例中，槽的最小寬度可為約1mm。
[0023]在多個實施例中，內圓筒的長度可適於產生所要多極場。在多個實施例中，外圓筒的長度可適於產生所要多極場。在多個實施例中，內圓筒的長度可長於10_。在多個實施例中，內圓筒的長度可為約50mm到約200mm。在多個實施例中，外圓筒的長度可為約50mm到約200mm。
[0024]在多個方面中，提供至少一個離子導向34，如圖5所示。至少一個離子導向34可包含內圓筒40和外圓筒42。在此實例中，內圓筒包含多個區段A、B和C。內圓筒的多個區段中的每一個可包含不同數目的槽46a、46b等，由陰影區表示。在多個實施例中，內圓筒的各區段中的槽數目可由n/2決定，其中η為所產生多極RF場的階數。在多個方面中，內圓筒可同軸安置於外圓筒內。內圓筒40在至少一個離子導向34的出口端38附近的區段D可進一步包含額外四極電極50，以產生較強四極場。參看圖6，其也例證包含額外電極50的至少一個離子導向。在多個實施例中，額外四極電極50可位於至少一個離子導向34內的任何位置。在多個實施例中，可向額外四極電極50施加RF電壓48。在多個方面中,含有不同形狀的電極的其它配置也有可能。
[0025]在多個實施例中，至少一個離子導向可包含一個以上離子導向。在多個方面中，各離子導向可配置成產生一個以上多極RF場。在多個方面中，至少一個離子導向可包含一系列多極離子導向。舉例來說，參看圖7，其顯示第一多極離子導向34和第二多極離子導向56。在圖7中，共用元件具有與圖1中相同的參考數字，且為了簡單描述這些共用元件，上文已描述的元件未重複描述。在多個方面中，多極離子導向系列中的各離子導向可配置成產生一個以上多極場。在此實例中，兩個離子導向34和56界定所述系列，然而，所述離子導向系列可包含兩個以上離子導向。
[0026]在多個方面中，離子24可通過接收離子24的入口孔徑28進入室26，其中所述離子由超聲氣體流夾帶，所述超聲氣體流通常稱為超聲自由射流膨脹，如例如通過引用併入本文中的申請者的美國專利7，256，395和7，259，371中所述。在多個實施例中，當配置成產生24極場時，至少一個離子導向的第一區段的長度可與馬赫盤(Mach disk) 一樣長或較短，以避免高速空氣，如空氣從孔通過低階多極區(如八極或四極)的自由射流。
[0027]在多個實施例中，提供一種用於產生或製造至少一個多重多極離子導向的方法。所述方法可包含產生內圓筒和外圓筒。在多個方面中，內圓筒可包含多個區段。在多個實施例中，各區段可經機械加工以形成不同數目的槽，在至少一個離子導向中產生一個以上多極RF場。內圓筒的多個區段中的每一個可包含不同數目的槽。在多個實施例中，內圓筒的各區段中的槽數目可由n/2決定，其中η為所產生多極RF場的階數。在多個實施例中，內圓筒可整體成形。在多個方面中，外圓筒可有孔。在多個方面中，內圓筒可配置成同軸安置於外圓筒內。在多個實施例中，內圓筒和外圓筒的厚度可變化。在多個實施例中，內圓筒的厚度可小於槽寬度。在多個實施例中，內圓筒的厚度可為約0.5mm到約1_。在多個實施例中，槽的最小寬度可為約1_。在多個實施例中，內圓筒的長度可適於產生所要多極場。在多個實施例中，外圓筒的長度可適於產生所要多極場。在多個實施例中，內圓筒的長度可長於10mm。在多個實施例中，內圓筒的長度可為約50mm到約200mm。在多個實施例中，夕卜圓筒的長度可為約50mm到約200mm。
[0028]本申請案中引用的所有文獻和類似材料，包括(但不限於)專利、專利申請案、論文、書籍、專題論文和網頁，不管所述文獻和類似材料的形式如何，其全部內容都通過引用而被明確併入。在一或多個併入的文獻和類似材料與本申請案(包括(但不限於)被定義項、術語用途、所述技術等)不同或矛盾的情況下，以本申請案為準。
[0029]儘管已參考具體說明性實施例特定顯示和描述了申請者教示，但應理解，可對形式和細節作出多個改變而不悖離所述教示的精神和範圍。因此，主張所述教示的範圍和精神內的所有實施例以及其等效物。申請者教示的方法的描述和圖式不應被解讀為限於所描述的元件順序，除非註明為那樣。
[0030]儘管已結合多個實施例和實例描述申請者教示，但不預期申請者教示限於所述實施例或實例。相反，如所屬領域的技術人員所了解，申請者教示涵蓋多個替代、修正和等效物，且相信所有所述修正或變化在本發明的領域和範圍內。
【權利要求】
1.一種質譜儀系統，其包含: 用於從樣品產生離子的離子源； 真空室，其包含用於接收所述離子的入口孔徑，和用於使離子從所述真空室通過的出口孔徑； 在所述入口孔徑與出口孔徑之間的至少一個離子導向，所述至少一個離子導向具有進口端和出口端； 所述至少一個離子導向包含內圓筒和外圓筒，所述內圓筒具有多個區段，各區段包含在所述內圓筒中的多個槽且所述內圓筒的所述多個區段中的每一個包含不同數目的槽，所述內圓筒同軸安置於所述外圓筒內，其中所述內圓筒配置成產生一個以上多極RF場；以及 電源，其用於在所述外圓筒與內圓筒之間提供RF電壓以將所述離子徑向約束於所述至少一個離子導向的所述內圓筒內。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述槽數目由n/2決定，其中η為所產生的所述多極RF場的階數。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述內圓筒的所述多個區段中的所述槽數目是從由以下組成的群組中選出:用以產生四極電場的兩個槽、用以產生六極電場的三個槽、用以產生八極電場的四個槽以及其任何組合。
4.根據權利要求 1所述的系統，其中所述內圓筒的所述多個區段包含第一區段和第二區段，各區段具有多個槽以產生所述一個以上多極RF場。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述第一區段包含四個槽以產生八極場且所述第二區段包含兩個槽以產生四極場。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述外圓筒有孔。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述多個槽適合地間隔以產生所述所要的一個以上多極場。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述內圓筒的長度適合產生所述所要的一個以上多極場。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述外圓筒的長度適合產生所述所要的一個以上多極場。
10.根據權利要求1所述的系統，其中所述內圓筒在所述至少一個離子導向的所述出口端處的區段進一步包含額外四極電極以產生較強四極場。
11.一種用於發射離子的方法，其包含: 提供用於從樣品產生離子的離子源； 提供真空室，其包含用於接收所述離子的入口孔徑，和用於使離子從所述真空室通過的出口孔徑； 提供所述入口孔徑與出口孔徑之間的至少一個離子導向，所述至少一個離子導向具有進口端、界定內部體積的預定進口橫截面和出口端； 提供所述至少一個離子導向，其包含內圓筒和外圓筒，所述內圓筒具有包含多個槽的多個區段，且所述內圓筒的所述多個區段中的每一個包含不同數目的槽，所述內圓筒同軸安置於所述外圓筒內，其中所述內圓筒配置成產生一個以上多極RF場；以及 提供電源，其用於在所述外圓筒與內圓筒之間提供RF電壓以將所述離子徑向約束於所述至少一個離子導向的所述內圓筒內。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述槽數目由n/2決定，其中η為所產生的所述多極RF場的階數。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述內圓筒的所述多個區段中的所述槽數目是從由以下組成的群組中選出:用以產生四極電場的兩個槽、用以產生六極電場的三個槽、用以產生八極電場的四個槽以及其任何組合。
14.根據權利要求11所述的方法，其中所述內圓筒的所述多個區段包含第一區段和第二區段，各區段具有槽以產生所述一個以上多極RF場。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述第一區段包含四個槽以產生八極場且所述第二區段包含兩個槽以產生四極場。
16.根據權利要求11所述的方法，其中所述外圓筒有孔。
17.根據權利要求11所述的方法，其中所述多個槽適合地間隔以產生所述所要多極場。
18.根據權利要求11所述的方法，其中所述內圓筒的長度適合產生所述所要的一個以上多極場。
19.根據權利要求11所述的方法，其中所述外圓筒的長度適合產生所述所要的一個以上多極場。
20.根據權利要求11所述的方法，其中所述內圓筒在所述至少一個離子導向的所述出口端處的區段和所述外圓筒在所述至少一個離子導向的所述出口端處的對應區段包含額外電極以產生較強四極場。
【文檔編號】H01J49/10GK104011830SQ201280065181
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月28日 優先權日:2011年12月29日
【發明者】馬場崇 申請人:Dh科技發展私人貿易有限公司