專(zhuān)利名稱(chēng):用于樣本物質(zhì)分析的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及質(zhì)譜分析，尤其涉及采用多極離子導(dǎo)引件將離子傳送穿過(guò)多真空泵送級(jí)(Stage)同時(shí)減小背景顆粒噪音的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)量分析器用于通過(guò)測(cè)量離子源中的樣本產(chǎn)生的離子的質(zhì)量-電荷(m/z)比來(lái)分析固體、液體和氣體樣本。許多類(lèi)型的離子源在相對(duì)高的壓力下進(jìn)行操作，也就是，高于質(zhì)量分析器和/或檢測(cè)器所需的真空壓力。例如，一些類(lèi)型的離子源在大氣壓力下或者接近大氣壓力而進(jìn)行操作，諸如電噴(ES)、氣壓化學(xué)離子化(APCI)、電感耦合等離子(ICP)以及氣壓(AP-)MALDI和激光燒蝕離子源。其他類(lèi)型的離子源以中間真空壓力進(jìn)行操作，諸如輝光放電或中間壓力(IP-)MALDI和激光燒蝕離子源。在真空區(qū)域中也配置有其他類(lèi)型的離子源，其中真空壓力可在離子源操作期間增加，諸如電子離子化和化學(xué)電離離子源。
以更高壓力操作的離子源通常配置成經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)差動(dòng)泵送真空級(jí)將離子輸送至質(zhì)量分析器的真空區(qū)域，所述差動(dòng)泵送真空級(jí)將質(zhì)量分析器和檢測(cè)器與上游級(jí)的更高壓力隔離開(kāi)。在這種構(gòu)造下，離子光學(xué)裝置一般地配置在離子源與質(zhì)量分析器入口之間從而促進(jìn)將離子從離子源穿過(guò)多真空泵送級(jí)傳遞至質(zhì)量分析器入口，同時(shí)限制背景氣體流回質(zhì)量分析器區(qū)域。
除了高效地將離子從離子源傳遞至質(zhì)量分析器，這種離子光學(xué)裝置也通常配置成防止源自于離子源的背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器，在那里它們將在質(zhì)譜中產(chǎn)生背景噪音。根據(jù)離子源的類(lèi)型，這種顆粒可包括光子、退溶離子群和中性物質(zhì)(species)、電子以及帶電和不帶電的氣懸體顆粒。這種顆?？赡軣o(wú)法被有效地由質(zhì)量分析器消除，如果不是根本不能被消除的話(huà)，在這種情況下，它們會(huì)在所記錄的質(zhì)譜中產(chǎn)生背景噪音，由此限制可獲得的信噪比。因此，根據(jù)所采用的離子源的類(lèi)型和儀器結(jié)構(gòu)，已經(jīng)設(shè)計(jì)出各種方式以防止這種背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
目前通用實(shí)踐的一種方式是將檢測(cè)器定位在離子源的視場(chǎng)之外，記載在例如 Dawson 的 “QuadrupoIe Mass Spectrometry and Its Applications，，中，第 34-35 頁(yè)禾口第 138-139頁(yè)。在這些所謂的“離軸”檢測(cè)器結(jié)構(gòu)中，從離子源發(fā)出的大多數(shù)光子和中性物質(zhì)按照避免與檢測(cè)器相撞的飛行路徑，同時(shí)相關(guān)的質(zhì)量分析離子在電場(chǎng)作用下被偏轉(zhuǎn)從而與檢測(cè)器相交。大多數(shù)的這些結(jié)構(gòu)僅包括使得檢測(cè)器不與質(zhì)量分析器的出口對(duì)準(zhǔn)，可能的情況下組合某些靜電偏轉(zhuǎn)器從而將離子轉(zhuǎn)向至檢測(cè)器。但是，相對(duì)復(fù)雜版本的這種裝置也提出來(lái)，例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 3，410，997中的Brubaker，其中彎曲的離子導(dǎo)引件配置成將經(jīng)質(zhì)量分析的離子從四極質(zhì)量分析器的出口運(yùn)輸至檢測(cè)器。
但是，通常更有利的是，在離子進(jìn)入質(zhì)量分析器之前將無(wú)益的顆粒從離子路徑中移除。這樣做的原因之一是將這種顆粒碰撞在質(zhì)量分析器的表面上會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)的電絕緣層積聚在表面上，這會(huì)積聚電荷，扭曲電場(chǎng)并且使得性能下降。另一原因是這種顆粒對(duì)表面的撞擊會(huì)產(chǎn)生副顆粒，這些顆粒又會(huì)到達(dá)質(zhì)量光譜儀檢測(cè)器并且產(chǎn)生噪音。因此，例如，Brubaker還在美國(guó)專(zhuān)利No. 3，473，020中記載了很多的裝置，在這些裝置中在四極質(zhì)量過(guò)濾器的入口前配置有彎曲的離子導(dǎo)引件，由此，相關(guān)的離子被導(dǎo)引至質(zhì)量過(guò)濾器入口，而光子和中性物質(zhì)未偏轉(zhuǎn)地前進(jìn)并由此不進(jìn)入質(zhì)量過(guò)濾器。
目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多備選的結(jié)構(gòu)，其具有至少一個(gè)目標(biāo)，防止源自于離子源的背景顆粒諸如光子、中子、帶電滴等到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。例如，Mylchreest等在美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，171，990中記載有設(shè)備和方法，防止從大氣壓離子(API)源經(jīng)由進(jìn)入真空的毛細(xì)管孔發(fā)出的高速滴或顆粒進(jìn)入質(zhì)量分析器入口處的透鏡區(qū)域?；旧?，Mylchreest等記載了毛細(xì)管的導(dǎo)向，使得其軸線(xiàn)偏離于將毛細(xì)出口真空區(qū)域與質(zhì)量分析器入口透鏡的真空區(qū)域分離開(kāi)的分液器孔或孔徑。因此，沿著毛細(xì)管的軸線(xiàn)行進(jìn)的高速滴和顆粒被阻擋不能進(jìn)入質(zhì)量分析器區(qū)域，而相關(guān)的離子借助它們來(lái)自于毛細(xì)管出口的自由射流膨脹而被偏移離開(kāi)該軸線(xiàn)以行進(jìn)通過(guò)孔或孔徑。但是，這種結(jié)構(gòu)會(huì)受到孔或孔徑上積聚的雜質(zhì)的影響，導(dǎo)致由于靜電充電造成的不穩(wěn)定操作。同樣，離子的傳送效率會(huì)由于離子分散離開(kāi)這一相對(duì)高壓區(qū)域中的背景氣體分子的偏轉(zhuǎn)飛行路徑而下降。
Takada等在美國(guó)專(zhuān)利No. 5，481，107中記載結(jié)合設(shè)置在API源和質(zhì)量分析器入口之間的靜電透鏡。該質(zhì)量分析器軸線(xiàn)以及離子源和接口光學(xué)裝置軸線(xiàn)偏離從而防止滴和中性物質(zhì)行進(jìn)經(jīng)過(guò)質(zhì)量分析器的入口孔徑，雖然靜電透鏡配置成重新導(dǎo)引有關(guān)的離子從接口光學(xué)裝置和離子源的軸線(xiàn)進(jìn)入質(zhì)量分析器入口孔徑。采用這種裝置的一個(gè)難點(diǎn)在于，經(jīng)由AP/真空接口進(jìn)入真空的離子一般具有類(lèi)似的速度分布，或多或少獨(dú)立于其質(zhì)量。這導(dǎo)致很大程度上取決于離子質(zhì)量的離子動(dòng)能，因?yàn)殪o電透鏡在真空中的聚焦作用僅取決于離子動(dòng)能和離子電荷，并非離子質(zhì)量，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量差別作用。
Mordehai 等在美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，672，868,5, 818，041 和 6，069，355 中記載的結(jié)構(gòu)中， 多極RF離子導(dǎo)引件位于離子源和質(zhì)量分析器入口之間。離子沿著相對(duì)于離子導(dǎo)引件的軸線(xiàn)呈角度的軸線(xiàn)從離子源傳遞至離子導(dǎo)引件的輸入端。離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件的輸入端，同時(shí)它們被吸入從離子源或者諸如毛細(xì)管的離子傳遞裝置發(fā)射出的空氣動(dòng)力流。進(jìn)入離子導(dǎo)引件的輸入?yún)^(qū)域的離子被重新導(dǎo)向從而經(jīng)由離子導(dǎo)引件中的RF場(chǎng)的作用沿著離子導(dǎo)引軸線(xiàn)移動(dòng)，并且被離子導(dǎo)引件傳送至質(zhì)量分析器的入口。中性和高能電荷顆?；蚨嗷蛏俚匮刂鼈兊某跏架壽E繼續(xù)并且喪失至周?chē)谋砻?。但是，采用如上述的Takada等的’ 107的設(shè)備和方法，被吸入空氣動(dòng)力射流中的離子具有取決于離子質(zhì)量的離子動(dòng)能。因此，離子導(dǎo)引管中通過(guò)RF場(chǎng)對(duì)離子高效地重新導(dǎo)向需要離子以碰撞的方式通過(guò)與背景氣體分子的碰撞而冷卻，離子質(zhì)量越大，這就越來(lái)越重要，因此離子能量越大。因此，Mordehar等提供分離的氣體入口使得為此目的進(jìn)入額外的“緩沖”或碰撞，氣體。因?yàn)殡x子導(dǎo)引件完全位于單一真空級(jí)內(nèi)部，所以氣體壓力從離子導(dǎo)引件一端到另一端將不會(huì)實(shí)質(zhì)上不同。因此，當(dāng)離子離開(kāi)離子導(dǎo)引件時(shí)離子與背景氣體分子之間的碰撞的可能性在Mordehar等的設(shè)備中是很大的，導(dǎo)致這一區(qū)域中傳遞效率下降。這種發(fā)散也已知為導(dǎo)致檢測(cè)器處的背景噪音增加，這是由于分散的離子在這一區(qū)域的RF彌散場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生加速，以及由于這種加速離子的電荷交換中和而產(chǎn)生的高能中性物質(zhì)(如下所述)。
Wells在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，730，904中記載配置為多個(gè)區(qū)段的多極離子導(dǎo)引件，其中不同的區(qū)段以獨(dú)立的電壓進(jìn)行操作。這允許橫向經(jīng)過(guò)離子導(dǎo)引件的離子沿著離子導(dǎo)引件中的不同光學(xué)軸線(xiàn)從一個(gè)區(qū)段被導(dǎo)引至下一區(qū)段，在那里，不同的軸線(xiàn)相對(duì)于彼此偏離。Wells記載這種分段的離子導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)，其中離子和中性顆粒沿著入口軸線(xiàn)進(jìn)入離子導(dǎo)引件，離子然后被導(dǎo)引從而沿著偏離入口軸線(xiàn)的出口軸線(xiàn)離開(kāi)離子導(dǎo)引件。中子沿著入口軸線(xiàn)方向前進(jìn)并由此被防止前進(jìn)經(jīng)過(guò)離子導(dǎo)引件出口。再次地，離子傳遞的效率取決于它們進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)以碰撞的方式對(duì)高能離子進(jìn)行冷卻。例如，Wells通過(guò)一項(xiàng)實(shí)施例的電腦模擬展現(xiàn)出，當(dāng)離子導(dǎo)引件中的氣壓被從與Imm的平均自由路徑相對(duì)應(yīng)的壓力減小至與 IOmm的平均自由路徑相對(duì)應(yīng)的壓力時(shí)，許多更多的離子損失至離子導(dǎo)引件電極。因此，采用Mordehai等記載的設(shè)備和方法，如上所述，明顯的背景氣壓會(huì)出現(xiàn)在離子離開(kāi)離子導(dǎo)引件的區(qū)域中，導(dǎo)致在這一區(qū)域中產(chǎn)生離子與背景氣體分子之間的碰撞，這最終導(dǎo)致下游檢測(cè)器處的背景噪音增加。
在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 237 259 A2中，Syka記載串聯(lián)四極質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)，其中的一些包括正好定位在最終四極質(zhì)量分析器和檢測(cè)器之前的彎折或傾斜四極離子導(dǎo)引件。該彎折或傾斜四極離子導(dǎo)引件記載用于通過(guò)防止源自于離子源的快速離子和受激活且快速中性顆粒到達(dá)檢測(cè)器而減小噪音，因?yàn)閮A斜或彎折的四極將檢測(cè)器從離子源的視線(xiàn)移除。這種彎折的四極離子導(dǎo)引件的入口和出口端位于相同的真空級(jí)，將離子限制在彎折四極離子導(dǎo)引件中從而橫向移動(dòng)于受單一真空級(jí)泵送速度約束的單一背景壓力區(qū)域。
Kalinitchenko在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，614，021中記載一種ICP/MS儀器的結(jié)構(gòu)，其將靜電鏡子結(jié)合在ICP離子源與四極質(zhì)量分析器之間。該鏡子提供一靜電聚焦場(chǎng)，使得離子偏離離子源例如90度，并且將它們聚焦穿過(guò)四極質(zhì)量分析器入口處的孔徑。這種結(jié)構(gòu)避免了離子源的任何視線(xiàn)到達(dá)檢測(cè)器，由此防止源自于離子源的背景顆粒，諸如光子和高能中性物質(zhì)到達(dá)檢測(cè)器。Kalinitchenko的結(jié)構(gòu)的敏感性相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)明顯增加，以計(jì)數(shù)/秒每百萬(wàn)分(PPm)之分析物進(jìn)行測(cè)量。但是，該增長(zhǎng)的獲得“未伴隨有背景噪音的增加”，說(shuō)明雖然采用反射鏡，但是在先前的結(jié)構(gòu)中持續(xù)存在明顯的背景噪音。
上述所有現(xiàn)有技術(shù)記載減小或消除主要由來(lái)自于離子源的無(wú)益顆粒導(dǎo)致的背景噪音的設(shè)備和方法。但是，目前可以理解，背景顆粒噪音也可除了離子源之外源自于其他源。例如，雖然如上所述Kalinitchenko記載在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，614，021中的反射鏡結(jié)構(gòu)沒(méi)有在離子源與檢測(cè)器之間提供可行的視線(xiàn)，但是先前持續(xù)觀(guān)察到的明顯背景噪音說(shuō)明這種背景顆粒噪音必須實(shí)際上源自于與離子源本身分離的過(guò)程。所觀(guān)察的無(wú)源關(guān)聯(lián)背景噪音基本上被減小，如Kalinitchenko在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，762，407中隨后所記載的，這是通過(guò)將一組彎曲或傾斜的“邊緣”電極結(jié)合在四極質(zhì)量分析器的入口與四極入口孔徑之間而實(shí)現(xiàn)的。Kalinitchenko暗示隨著離子加速通過(guò)設(shè)備中的剩余氣體而產(chǎn)生高能中性顆粒。也就是說(shuō)，一些離子不可避免地與背景氣體分子交互，例如，經(jīng)由諧振電荷交換過(guò)程，導(dǎo)致加速離子轉(zhuǎn)換為高能中性物質(zhì)。另一可行的解釋是，這種加速導(dǎo)致某些程度的離子碎裂，造成高能中性碎片在有利軌跡上到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
Kalinitchenko還記載，這種碰撞不僅在離子沿著其軸向移動(dòng)方向加速時(shí)諸如在反射鏡區(qū)域中時(shí)產(chǎn)生，而且沿著垂直于它們的軸向方向的方向，例如RF多極離子導(dǎo)引件的端部與鄰近于端部的孔徑之間的彌散場(chǎng)中。因此，由Kalinitchenko在’407專(zhuān)利中記載的彎曲或傾斜“邊緣”電極防止產(chǎn)生在靜電鏡子真空區(qū)域中的高能中子、產(chǎn)生在入口孔徑區(qū)域中的高能中子以及“邊緣”電極結(jié)構(gòu)的上游區(qū)段中的高能中子到達(dá)檢測(cè)器。
另一方面，已知離子與背景氣體分子之間的交互不僅需要離子的中和而且需要將離子分散離開(kāi)離子束路徑，導(dǎo)致額外的離子損失。離子損失也由于通過(guò)振蕩鄰近RF多極離子導(dǎo)引件的入口或出口的彌散場(chǎng)所引發(fā)的分散而產(chǎn)生。在任何情況下，由Kalinitchenko 記載在’ 407專(zhuān)利中的設(shè)備和方法的離子傳送效率將由于隨著離子從反射鏡的相對(duì)更高背景壓力真空區(qū)域，通過(guò)真空交接空間并且橫穿交接孔徑與RF “彌散”場(chǎng)電極之間的區(qū)域而與背景氣體分子相分散所造成的離子喪失而減小。
由于與更高背景氣壓的真空區(qū)域中的背景氣體分子相分散導(dǎo)致的離子損失通過(guò)將離子傳送通過(guò)RF多極離子導(dǎo)引件中的這種區(qū)域而被頻繁地最小化。這種離子導(dǎo)引件中的RF場(chǎng)產(chǎn)生垂直于離子束方向?qū)б挠行У呐懦饬Γ簿褪谴怪庇陔x子導(dǎo)引件軸線(xiàn)，由此抵消這種分散離開(kāi)離子束路徑。此外，這種碰撞用于抑制離子的動(dòng)能，其允許離子更接近于離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)定位，由此改善傳輸效率。但是，當(dāng)離子必須離開(kāi)可能與背景氣體分子產(chǎn)生碰撞的區(qū)域中的離子導(dǎo)引件時(shí)，產(chǎn)生明顯的分散損失。這是一般會(huì)在傳統(tǒng)真空級(jí)真空系統(tǒng)中遇到的問(wèn)題，其中靜電場(chǎng)真空隔斷分離不同的真空級(jí)。采用這種傳統(tǒng)真空級(jí)構(gòu)造，在離子導(dǎo)引件中相對(duì)更高真空壓力下穿過(guò)一個(gè)真空級(jí)行進(jìn)的離子必須離開(kāi)離子導(dǎo)引件并且橫穿設(shè)置在真空隔板中的孔徑從而移動(dòng)進(jìn)入具有較低氣體壓力的下一真空級(jí)，。離子一旦離開(kāi)離子導(dǎo)引件那么由于與背景氣體分子碰撞而分散，導(dǎo)致離子損失，離子也由于上游真空級(jí)中的離子導(dǎo)引件出口與孔徑之間的或者下游真空級(jí)中的離子導(dǎo)引件入口與孔徑之間的彌散場(chǎng)產(chǎn)生的分散而損失。即使下一真空級(jí)中的氣體壓力平均地足夠低，離子也與氣體分子之間的撞擊也較少，離子可經(jīng)受與從上游更高背景氣壓真空級(jí)流入接口孔徑附近中的低壓下游真空級(jí)中的氣體分子的頻繁碰撞。
真空級(jí)之間的傳送期間的離子損失問(wèn)題已經(jīng)在Whitehouse等的美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，652，527 ；5, 962，851 ；6, 188，066 ；和6，403，953中有效地得到解決，這些專(zhuān)利記載將 RF多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)兩個(gè)或多個(gè)真空級(jí)之間的真空隔板?；旧希@些專(zhuān)利記載RF 多極離子在高和低背景氣壓下有效地將離子運(yùn)輸通過(guò)真空級(jí)以及在真空級(jí)之間，并且配置有足夠小的橫截面作為對(duì)于真空級(jí)之間的氣流的有效限制，類(lèi)似于真空隔板中的孔徑或小孔。Whitehouse等還記載在這些文檔中，引入多極離子導(dǎo)引件，將其延伸穿過(guò)API源與質(zhì)量分析器之間的多重真空泵送級(jí)。
這一相同的情況也存在于傳統(tǒng)碰撞單元的入口和出口處，其中多極離子導(dǎo)引件定位在氣壓足夠高以使得隨著離子橫穿離子導(dǎo)引件而撞擊背景氣體分子的區(qū)域。雖然離子在橫穿離子導(dǎo)引件的同時(shí)由于離子導(dǎo)引件的RF場(chǎng)的作用而被防止分散離開(kāi)離子束路徑，但是離子一般必須經(jīng)由碰撞單元端部處的孔徑進(jìn)入和離開(kāi)離子導(dǎo)引件，有助于保持碰撞單元內(nèi)部區(qū)域與碰撞單元外部區(qū)域之間的壓差。因此，隨著離子進(jìn)入和離開(kāi)碰撞單元，離子通過(guò)與碰撞氣體分子的碰撞而被分散，導(dǎo)致離子損失。此外，由于離子為了引發(fā)碰撞的分裂的目的而加速進(jìn)入碰撞單元，所以可產(chǎn)生加速采用高能中性物質(zhì)形式的背景顆粒。這些高能中性物質(zhì)其中的一些可繼續(xù)通過(guò)碰撞單元的出口，并且進(jìn)入位于下游的檢測(cè)器和質(zhì)量分析器，由此產(chǎn)生背景顆粒噪音。此外，離開(kāi)碰撞單元的離子必須通過(guò)離子導(dǎo)引件出口端和碰撞單元的出口孔徑之間的RF彌散場(chǎng)。這也是離子與氣體分子之間產(chǎn)生碰撞的區(qū)域，導(dǎo)致離子分散損失，以及例如經(jīng)由電荷交換的離子中和。如上所述，已知離子可在這種RF彌散場(chǎng)加速為更高的能量，高能離子的中和產(chǎn)生高能中性物質(zhì)，其然后也可繼續(xù)在下游上產(chǎn)生質(zhì)量分析器和檢測(cè)器中的背景噪音。[0019]離子傳送進(jìn)入和離開(kāi)傳統(tǒng)碰撞單元期間的離子損失的問(wèn)題也已經(jīng)由Whitehouse 等在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，034，292中解決，該專(zhuān)利記載包括多極離子導(dǎo)引件的結(jié)構(gòu)，該離子導(dǎo)引件連續(xù)地從碰撞單元內(nèi)部延伸至碰撞單元外部，在那里，多極離子導(dǎo)引件終止在背景壓力足夠低使得離子與背景氣體分子之間的碰撞基本上無(wú)法發(fā)生的區(qū)域中。在這種結(jié)構(gòu)中，離子不經(jīng)歷RF彌散場(chǎng)，直到它們處于具有足夠低的背景氣壓以使得與背景氣體分子的碰撞基本上不會(huì)產(chǎn)生的真空區(qū)域中。然而，隨著離子被加速進(jìn)入碰撞單元而由離子與碰撞氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的高能中性物質(zhì)仍然是位于碰撞單元下游的質(zhì)量分析器檢測(cè)器處的背景顆粒噪音的潛在源。
在Whitehouse 等的美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，652，527 ；5，962，851 ；6，188，066 ；和 6，403，953 ；7, 034，292中記載的所有結(jié)構(gòu)中，多極離子導(dǎo)引件配置成在離子源與質(zhì)量分析器的入口之間呈軸向?qū)R。換句話(huà)說(shuō)，不防止源自于離子源的或者沿著離子束路徑通過(guò)與背景氣體分子的碰撞產(chǎn)生的背景顆粒進(jìn)入質(zhì)量分析器或者到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。因此， 目前尚未有方案解決在離子與背景氣體分子之間產(chǎn)生碰撞的更高背景氣壓區(qū)域與基本上不產(chǎn)生這種碰撞的低背景氣壓的區(qū)域之間高效地傳送離子的問(wèn)題，并且同時(shí)還能防止源自于離子源和/或在離子傳送期間產(chǎn)生在離子與背景氣體分子之間的碰撞中的背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器并且由此在質(zhì)譜中產(chǎn)生背景噪音。

實(shí)用新型內(nèi)容

因此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的是減小從離子源發(fā)出的到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器的背景顆粒的數(shù)量，同時(shí)改善離子到質(zhì)量分析器的傳送效率。
本實(shí)用新型的另一目的是減少通過(guò)離子與背景氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的并且到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器的背景顆粒的數(shù)量，同時(shí)改善離子到達(dá)質(zhì)量分析器的傳送效率。
本實(shí)用新型的另一目的是同時(shí)減少通過(guò)離子與背景氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的背景顆粒的數(shù)量，以及從離子源發(fā)出的到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器的背景顆粒，同時(shí)改善離子到達(dá)質(zhì)量分析器的傳送效率。
本實(shí)用新型的另一目的是減少源自于離子源的以及通過(guò)離子與背景氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的且能夠進(jìn)入質(zhì)量分析器的背景顆粒的數(shù)量，同時(shí)改善離子到達(dá)質(zhì)量分析器的傳送效率。
這些和其他目的是通過(guò)在多真空泵送級(jí)真空系統(tǒng)中設(shè)置RF多極離子導(dǎo)引件而實(shí)現(xiàn)的，其連續(xù)地延伸穿過(guò)較高氣壓的上游區(qū)域(遠(yuǎn)離質(zhì)量分析器檢測(cè)器)與較低氣壓的下游區(qū)域之間的至少一個(gè)真空隔板。該離子導(dǎo)引件配置有隨著離子束進(jìn)入質(zhì)量分析器而相對(duì)于離子束的隨后方向的傾斜、彎折或彎曲的軸線(xiàn)，從而同時(shí)防止在上游離子源區(qū)域以及其中產(chǎn)生離子與背景氣體分子碰撞的任何和所有高壓區(qū)域與質(zhì)量分析器檢測(cè)器之間形成任何瞄準(zhǔn)線(xiàn)。尤其地，所公開(kāi)的實(shí)用新型防止產(chǎn)生于真空隔板附近的背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器，RF多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)其中，將離子與背景氣體分子之間產(chǎn)生碰撞的較高壓背景氣壓的上游區(qū)域以及這種碰撞不太明顯的較低背景氣壓的隨后下游真空區(qū)域分離開(kāi)。因此，這一真空隔板這里稱(chēng)為“高壓真空隔板”。除了質(zhì)量分析器檢測(cè)器，本實(shí)用新型的這些實(shí)施例也消除了產(chǎn)生背景顆粒的任何這種區(qū)域與到達(dá)質(zhì)量分析器的入口之間的任何視線(xiàn)。[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面內(nèi)容，一種用于樣本物質(zhì)分析的設(shè)備，其特征在于，包括a.用于從所述樣本物質(zhì)產(chǎn)生離子的離子源；b.至少兩個(gè)真空區(qū)域，其中，所述真空區(qū)域通過(guò)隔板彼此分離，其中，所述真空區(qū)域彼此連通，使得所述離子移動(dòng)穿過(guò)所述隔板；c.位于至少一個(gè)所述真空區(qū)域中的質(zhì)量分析器，所述質(zhì)量分析器具有入口軸線(xiàn)，沿著所述軸線(xiàn)， 所述離子進(jìn)入所述質(zhì)量分析器；d.位于檢測(cè)器區(qū)域中的質(zhì)量分析器檢測(cè)器；e.至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件，包括入口端和出口端，所述多極離子導(dǎo)引件具有沿著所述至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件的至少第一部分延伸的第一軸線(xiàn)，以及沿著所述多極離子導(dǎo)引件的至少第二部分延伸的第二軸線(xiàn)，所述第二部分包括所述離子導(dǎo)引件出口端，其中，所述離子導(dǎo)引件連續(xù)地從一個(gè)真空區(qū)域延伸入至少一個(gè)隨后的真空區(qū)域，其中，所述離子從所述一個(gè)真空區(qū)域穿過(guò)所述至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件進(jìn)入所述至少一個(gè)隨后的真空區(qū)域并且到達(dá)所述出口端；
f.用于將所述離子從所述離子源傳送入所述多極離子導(dǎo)引件的所述入口端的裝置；以及
g.用于防止背景顆粒到達(dá)所述檢測(cè)器的裝置。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面內(nèi)容，所述離子導(dǎo)引件第一軸線(xiàn)同軸于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)，使得所述傾斜或彎折部位于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)與所述質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)之間。所述質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)同軸于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)，使得所述傾斜或彎折部位于所述多極離子導(dǎo)引件中。可選擇地，所述多極離子導(dǎo)引件包括四個(gè)極或六個(gè)極或八個(gè)極或多于八個(gè)的極。所述極包括圓桿或平板?？蛇x擇地，所述多極離子導(dǎo)引件包括具有堆疊環(huán)離子導(dǎo)引件的多個(gè)環(huán)。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面內(nèi)容，用于防止背景顆粒進(jìn)入所述檢測(cè)器的所述裝置包括所述第一軸線(xiàn)的彎曲部分，所述彎曲部分包括所述彎曲部分的起始和所述彎曲部分的端部，其中，所述彎曲部分的起始處的所述第一軸線(xiàn)不與所述質(zhì)量分析器的所述入口軸線(xiàn)共軸。所述多極離子導(dǎo)引件包括至少兩個(gè)多極離子導(dǎo)引件區(qū)段。所述真空區(qū)域包括三個(gè)或更多的真空區(qū)域。所述真空區(qū)域包括三個(gè)或更多的真空區(qū)域。所述質(zhì)量分析器是四極質(zhì)量過(guò)濾器或者三維離子收集器或者磁性扇區(qū)質(zhì)量分析器或者具有軸向脈沖的時(shí)間計(jì)量質(zhì)量分析器或者具有垂直脈沖的時(shí)間計(jì)量質(zhì)量分析器或者具有軸向共振噴射的二維離子收集器。因此，本實(shí)用新型的實(shí)施例唯一地實(shí)現(xiàn)將離子高效地傳送通過(guò)真空泵送級(jí)以及在真空泵送級(jí)之間高效地傳送離子，同時(shí)消除源自于從離子源發(fā)出的背景顆粒的背景噪音，以及在離子傳送期間產(chǎn)生自離子與背景氣體分子之間的碰撞的背景顆粒。因此，本實(shí)用新型提供的設(shè)備和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠改善信號(hào)并且同時(shí)減小背景顆粒噪音，同時(shí)降低成本和復(fù)雜性。
四種背景噪音顆粒在這里得以區(qū)分(1)直接地從離子源發(fā)出的背景顆粒，諸如帶電滴和不帶電滴，高能中性物質(zhì)和離子，通過(guò)直接地撞擊檢測(cè)器而產(chǎn)生背景噪音；(2)直接地從離子源發(fā)出的并且撞擊質(zhì)量分析器內(nèi)部或者檢測(cè)器附近的表面的背景顆粒，由此產(chǎn)生隨后撞擊檢測(cè)器并且產(chǎn)生背景噪音的副顆粒；(3)背景顆粒，諸如高能中子和離子物質(zhì)， 隨著離子朝向質(zhì)量分析器入口傳送期間與背景氣體分子碰撞產(chǎn)生出來(lái)，通過(guò)直接地撞擊檢測(cè)器而產(chǎn)生背景噪音；以及隨著傳送期間離子碰撞背景氣體分子而產(chǎn)生的背景顆粒， 其碰撞質(zhì)量分析器內(nèi)部的表面或者檢測(cè)器附近的表面，由此產(chǎn)生隨后撞擊在檢測(cè)器上并且產(chǎn)生背景噪音的副顆粒。本實(shí)用新型的所有實(shí)施例防止由類(lèi)型(1)和(3)的顆粒產(chǎn)生的背景噪音，也就是，防止質(zhì)量分析器外部的任何源頭的背景顆粒直接地到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。本實(shí)用新型的這些實(shí)施例也防止由類(lèi)型(2)和(4)的顆粒產(chǎn)生的背景噪音，也就是，防止任何源頭的背景顆粒通過(guò)入口至質(zhì)量分析器。其他實(shí)施例也防止在“高壓真空隔板”的上游產(chǎn)生的任何背景顆粒越過(guò)這一真空隔板然后進(jìn)入下游低壓真空區(qū)域。
在一些實(shí)施例中，線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件配置成連續(xù)地從上游真空泵送級(jí)延伸進(jìn)入下游真空泵送級(jí)，通過(guò)真空隔板，也就是“高壓真空隔板”，在兩個(gè)真空泵送級(jí)之間，使得離子導(dǎo)引件的中心軸線(xiàn)配置有相對(duì)于位于下游的質(zhì)量分析器的入口軸線(xiàn)的傾斜取向角。定位有離子導(dǎo)引件的這一真空泵送級(jí)的背景氣體壓力足夠低從而允許離子移動(dòng)而不與從離子導(dǎo)引件出口進(jìn)入質(zhì)量分析器入口的背景氣體分子碰撞。但是，緊前的真空泵送級(jí)中的背景氣體壓力可以足夠高使得能夠以明顯的頻率發(fā)生碰撞。離子導(dǎo)引件配置成使得支承多極離子導(dǎo)引件的桿或極的安裝結(jié)構(gòu)集成為其中定位有離子導(dǎo)引件出口的真空級(jí)與緊前的真空級(jí)之間的真空隔板的擴(kuò)展部分，使得離子導(dǎo)引件作為有效的限制，作用于這些真空泵送級(jí)之間的氣體流，如Whitehouse等在美國(guó)專(zhuān)利No. 5,652, 527 ；5, 962, 851 ；6, 188, 066 ；和 6，403，953中記載的那樣。這一隔板在本實(shí)用新型的實(shí)施例中配置成距離質(zhì)量分析器入口一定距離，足夠遠(yuǎn)以確保通過(guò)離子與背景氣體分子之間在這一隔板附近的碰撞產(chǎn)生的任何背景顆粒由于離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)與質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)之間的傾斜角而不具有任何到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器的瞄準(zhǔn)線(xiàn)軌跡。
這種結(jié)構(gòu)也確保這一真空隔板上游任何區(qū)域與質(zhì)量分析器檢測(cè)之間不具有任何的視線(xiàn)，由此也確保源自于上游離子源或更高壓區(qū)諸如碰撞單元或者離子導(dǎo)引件入口區(qū)的任何背景顆粒也不具有到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器的視線(xiàn)。因此，這里公開(kāi)的結(jié)合這種多極離子導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)的實(shí)施例將防止來(lái)自于類(lèi)別(1)和(3)的顆粒的背景噪音到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
在一些實(shí)施例中，離子導(dǎo)引件出口可定位于相鄰質(zhì)量分析器入口，使得離子在離開(kāi)離子導(dǎo)引件之后立刻被導(dǎo)入質(zhì)量分析器，也可借助位于離子導(dǎo)引件出口的靜電轉(zhuǎn)向或偏轉(zhuǎn)電極。但是，離子導(dǎo)引件出口也可定位在距離質(zhì)量分析器入口的一定距離，在這種情況下，一個(gè)或多個(gè)其他離子傳送裝置，諸如靜電透鏡和/或偏轉(zhuǎn)裝置，和/或一個(gè)或多個(gè)額外的多極離子導(dǎo)引件，所有這些都是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，可用于高效地將離子從離子導(dǎo)引件出口傳送至質(zhì)量分析器入口。取決于離子導(dǎo)引件出口與質(zhì)量分析器入口之間的分離距離， 線(xiàn)性離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)與質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)之間的傾斜角，結(jié)合離子導(dǎo)引件出口與質(zhì)量分析器入口之間的分離，也防止背景顆粒通過(guò)質(zhì)量分析器入口，由此通過(guò)消除類(lèi)別( 和(4) 以及(1)和(3)的背景顆粒而進(jìn)一步提供保護(hù)免受背景顆粒噪音的影響。
在所公開(kāi)的實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，連續(xù)地延伸穿過(guò)“高壓真空隔板”的多極離子導(dǎo)引件可配置有位于真空隔板下游的彎折或彎曲，使得其出口端處的離子導(dǎo)引件的軸線(xiàn)共軸于質(zhì)量分析器入口。質(zhì)量分析器入口的軸線(xiàn)可導(dǎo)向?yàn)橄鄬?duì)于離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)“高壓真空隔板”的那一點(diǎn)處的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)切向的角度，如先前所述的實(shí)施例那樣。但是， 離子導(dǎo)引件中的彎折或曲線(xiàn)免除了先前所述實(shí)施例中的要求，在離子重新導(dǎo)向至質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)之前這些離子離開(kāi)多極離子導(dǎo)引件，因?yàn)樵谶@些其他實(shí)施例中，離子被重新導(dǎo)向沿著質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)移動(dòng)同時(shí)仍然處于多極離子導(dǎo)引件中。相對(duì)于先前描述的傾斜線(xiàn)性離子導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，這一備選結(jié)構(gòu)可提供更高好地進(jìn)入質(zhì)量分析器入口的離子傳送效率，同時(shí)減小復(fù)雜性和成本。[0034]此外，一些實(shí)施例也結(jié)合有離子通過(guò)“高壓真空隔板”的那一點(diǎn)處的離子導(dǎo)引件的中心軸線(xiàn)與離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)的離子束軸線(xiàn)之間的傾斜取向角。這種結(jié)構(gòu)防止源自于離子導(dǎo)引件上游的背景顆粒，諸如源自于諸如碰撞單元的離子源或更高壓區(qū)域或者甚至是產(chǎn)生在離子導(dǎo)引件入口區(qū)域的背景顆粒越過(guò)真空隔板，因此提供額外的確保使得這種顆粒不能夠在質(zhì)量分析器檢測(cè)器產(chǎn)生噪音。再次，額外的靜電和/或RF離子導(dǎo)引件裝置可選擇地用于確保進(jìn)入離子導(dǎo)引件入口端的最大離子傳送效率，對(duì)于結(jié)合有傾斜線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件的實(shí)施例，或者可選擇地，沿著真空隔板上游的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)的彎折或彎曲，類(lèi)似于如上所述這種下游彎折或彎曲，可結(jié)合成優(yōu)化通過(guò)離子導(dǎo)引件的這一上游部分的離子傳送效率。
在離子通過(guò)“高壓真空隔板”的那一點(diǎn)處的離子導(dǎo)引件的中心軸線(xiàn)與離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)的離子束的軸線(xiàn)之間的這一“上游傾斜角”與由離子通過(guò)“高壓真空隔板”的那一點(diǎn)處的離子導(dǎo)引件的軸線(xiàn)限定的“下游傾斜角”以及質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)的方向或大小之間不需要有任何特定的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)背景噪音中的最大減小。但是，其一般證明是更簡(jiǎn)單的，因此復(fù)雜度低且成本較低，從而將“上游傾斜角”配置為大小等于“下游傾斜角”并且與“下游傾斜角”的方向相反。在這一特定實(shí)例中，離子導(dǎo)引件入口上游和離子導(dǎo)引件出口下游的離子束方向?qū)⑵叫?，但是?cè)向偏移(垂直于軸向束方向)。這種結(jié)構(gòu)有利于儀器的設(shè)計(jì)和制造。
本實(shí)用新型的另一特定實(shí)施例結(jié)合有連續(xù)地延伸穿過(guò)“高壓真空隔板”的多極離子導(dǎo)引件，其中多極離子導(dǎo)引件的結(jié)構(gòu)具有連續(xù)彎曲的軸線(xiàn)，例如，其中離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)延伸穿過(guò)圓的90度區(qū)段。在這一實(shí)施例中，離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)真空隔板同時(shí)軸線(xiàn)彎曲。
本實(shí)用新型的另一實(shí)施例在“高壓真空隔板”下游結(jié)合有例如“S”彎曲，使得離子導(dǎo)引件入口同軸于離子束路徑的上游部分，并且直線(xiàn)延伸穿過(guò)“高壓真空隔板”?！案邏赫婵崭舭濉毕掠蔚碾x子導(dǎo)引件軸線(xiàn)的“S”彎曲然后移動(dòng)離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)，使得出口處的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)平行于但是側(cè)向偏離于入口處的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)。因此，離子束被導(dǎo)引穿過(guò)該曲線(xiàn)至離子導(dǎo)引件出口，隨后進(jìn)入下游的質(zhì)量分析器，同時(shí)產(chǎn)生在“壓力真空隔板”的附近和上游的所有背景顆粒不與離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)的彎曲一致并且不能進(jìn)入質(zhì)量分析器。
另外，在所有情況下，一般更有利地導(dǎo)向多極離子導(dǎo)引件的桿或極，使得來(lái)自于上游源的背景顆粒更可能通過(guò)極之間的間隙，而不是撞擊極，從而最小化污染和隨后產(chǎn)生的靜電充電效果。
此外，取決于所采用的質(zhì)量分析器和/或檢測(cè)器的真空要求，其可有利地在離子導(dǎo)引件出口與質(zhì)量分析器入口之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)額外的真空隔板，也就是將質(zhì)量分析器和檢測(cè)器定位在其中定位有多極離子導(dǎo)引件的出口端的真空泵送級(jí)下游的真空泵送級(jí)，從而在質(zhì)量分析器和/或檢測(cè)器的空間中提供更低的壓力。在這些情況下，多極離子導(dǎo)引件可連續(xù)地延伸穿過(guò)這種額外的真空隔板，從而有利于離子傳送通過(guò)隔板，或者替代地可采用分離的離子導(dǎo)引件，連續(xù)地延伸穿過(guò)額外的真空隔板。


圖1示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管傳送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后通過(guò)多極離子導(dǎo)引件傳送至四極質(zhì)量分析器，該多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子傳輸，并且其相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜，從而防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。離子導(dǎo)引件相對(duì)于毛細(xì)管軸線(xiàn)的傾斜也減小背景顆粒。
圖2示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管運(yùn)送入真空，通過(guò)孔透鏡，然后直接地進(jìn)入連續(xù)地延伸通過(guò)兩個(gè)真空隔板的多極離子導(dǎo)引件，從而將離子傳送至四極質(zhì)量分析器，其中，離子導(dǎo)引件相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜從而防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖2A示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管運(yùn)送入真空，通過(guò)孔透鏡，然后直接地進(jìn)入連續(xù)地延伸通過(guò)三個(gè)真空隔板的多極離子導(dǎo)引件，從而將離子傳送至四極質(zhì)量分析器，其中，離子導(dǎo)引件相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜，并且也包括離子導(dǎo)引件中的彎折，從而防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖3示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管運(yùn)輸進(jìn)入真空，通過(guò)孔透鏡，然后直接進(jìn)入連續(xù)地延伸穿過(guò)一個(gè)真空隔板的多極離子導(dǎo)引件區(qū)段。第二區(qū)段然后將離子傳送通過(guò)第二真空隔板至四極質(zhì)量分析器。這兩個(gè)區(qū)段同軸，它們相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度地傾斜，從而防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖4示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管運(yùn)輸進(jìn)入真空，通過(guò)孔透鏡，然后直接進(jìn)入連續(xù)地延伸穿過(guò)兩個(gè)真空隔板的第一多極離子導(dǎo)引件區(qū)段。第二區(qū)段然后將離子傳送通過(guò)第二真空隔板至四極質(zhì)量分析器。 第一區(qū)段與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，但是第二區(qū)段相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度地傾斜，從而防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖5示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后通過(guò)延伸穿過(guò)三個(gè)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子運(yùn)輸?shù)亩鄻O離子導(dǎo)引件運(yùn)輸至四極質(zhì)量分析器。該離子導(dǎo)引件包含沿著其長(zhǎng)度的兩個(gè)彎折，使得離子導(dǎo)引件的入口部分與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，中心部分相對(duì)于第一部分成一角度， 出口部分與質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)同軸，由此防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖5A示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)孔透鏡，然后直接地進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件，該多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)四個(gè)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子運(yùn)輸至四極質(zhì)量分析器。該離子導(dǎo)引件包含沿著其長(zhǎng)度的兩個(gè)彎折，使得離子導(dǎo)引件的入口部分與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，中心部分相對(duì)于第一部分成一角度，出口部分與質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)同軸，由此防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖6示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件，該多極離子導(dǎo)引件連續(xù)地延伸穿過(guò)一個(gè)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子運(yùn)輸至四極質(zhì)量分析器。該離子導(dǎo)引件包含沿著其長(zhǎng)度的兩個(gè)彎折，使得離子導(dǎo)引件的入口部分與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，中心部分相對(duì)于第一部分成一角度，出口部分與質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)同軸，由此防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。[0048]圖7示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件，該多極離子導(dǎo)引件連續(xù)地延伸穿過(guò)一個(gè)真空隔板，從而提供優(yōu)化的離子運(yùn)輸至四極質(zhì)量分析器。該離子導(dǎo)引件配置有沿著其長(zhǎng)度的連續(xù)彎曲，使得離子導(dǎo)引件的入口部分與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，出口部分與質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)同軸，并且相對(duì)于毛細(xì)管的軸線(xiàn)成90度角，由此防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖7A示意性地示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件，該多極離子導(dǎo)引件連續(xù)地延伸穿過(guò)兩個(gè)真空隔板，從而提供優(yōu)化的離子運(yùn)輸至四極質(zhì)量分析器。該離子導(dǎo)引件配置有沿著其長(zhǎng)度的連續(xù)彎曲，使得離子導(dǎo)引件的入口部分與毛細(xì)管軸線(xiàn)同軸，出口部分與質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)同軸，并且相對(duì)于毛細(xì)管的軸線(xiàn)成90度角，由此防止背景顆粒到達(dá)質(zhì)量分析器檢測(cè)器。
圖8示意性地示出本實(shí)用新型的采用“三段-四極”結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后通過(guò)多極離子導(dǎo)引件輸送至第一四極質(zhì)量分析器，該多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子輸送，其相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜，從而防止背景顆粒進(jìn)入第一質(zhì)量分析器下游的碰撞單元。該碰撞單元配有離子導(dǎo)引件，沿其長(zhǎng)度具有連續(xù)的彎曲，使得離子導(dǎo)引件的入口部分同軸于第一四極質(zhì)量過(guò)濾器，該出口部分同軸于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)，其角度相對(duì)于第一質(zhì)量四極質(zhì)量過(guò)濾器的軸線(xiàn)成90度，由此防止碰撞單元或者碰撞單元上游的背景顆粒到達(dá)位于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的下游的檢測(cè)器。
圖9示意性地示出本實(shí)用新型的采用“三段-四極”結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例，其中，來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后通過(guò)多極離子導(dǎo)引件輸送至第一四極質(zhì)量分析器，該多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子輸送，并且其相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜，從而防止背景顆粒進(jìn)入第一質(zhì)量分析器下游的碰撞單元。該碰撞單元配有離子導(dǎo)引件，沿其長(zhǎng)度具有連續(xù)的彎曲，使得離子導(dǎo)引件的入口部分同軸于第一四極質(zhì)量過(guò)濾器，該出口部分同軸于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)，其角度相對(duì)于第一質(zhì)量四極質(zhì)量過(guò)濾器的軸線(xiàn)成90度，由此防止碰撞單元或者碰撞單元上游的背景顆粒到達(dá)位于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的下游的檢測(cè)器。該碰撞單元離子導(dǎo)引件的出口部分連續(xù)地延伸穿過(guò)碰撞單元出口隔板從而提供穿過(guò)碰撞單元出口隔板的優(yōu)化離子傳輸。
圖10示意性地示出本實(shí)用新型的采用“三段-四極”結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例，其中， 來(lái)自于ESI離子源的離子經(jīng)由絕緣毛細(xì)管輸送進(jìn)入真空，通過(guò)分離器，然后通過(guò)多極離子導(dǎo)引件輸送至第一四極質(zhì)量分析器，該多極離子導(dǎo)引件延伸穿過(guò)真空隔板從而提供優(yōu)化的離子輸送，其相對(duì)于質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)成一角度傾斜，從而防止背景顆粒進(jìn)入第一質(zhì)量分析器下游的碰撞單元。該碰撞單元配有沿著連續(xù)曲線(xiàn)的兩個(gè)離子導(dǎo)引件區(qū)段，使得第一離子導(dǎo)引件區(qū)段的入口部分同軸于第一四極質(zhì)量過(guò)濾器，第二區(qū)段的出口部分同軸于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的入口軸線(xiàn)，其角度相對(duì)于第一質(zhì)量四極質(zhì)量過(guò)濾器的軸線(xiàn)成90度，由此防止碰撞單元或者碰撞單元上游的背景顆粒到達(dá)位于第二四極質(zhì)量過(guò)濾器的下游的檢測(cè)器。該第二碰撞單元離子導(dǎo)引件的出口部分連續(xù)地延伸穿過(guò)碰撞單元出口隔板從而提供
13穿過(guò)碰撞單元出口隔板的優(yōu)化離子傳輸。該分區(qū)段的碰撞單元離子導(dǎo)引件提供額外的分析性功能，諸如MS/MSn&能力。
圖11A、11B、11C和IlD示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的多種可行性離子導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例示出在圖1中。這一實(shí)施例配置有傳統(tǒng)的電噴離子化(ESI)離子源1，具有氣壓式霧化輔助器，基本上在大氣壓下進(jìn)行操作，并且安裝至包括四個(gè)真空泵送級(jí)2、3、4和5的真空系統(tǒng)。源1包括氣壓式霧化輔助的電噴探針6，該探針基本上包括液體樣本輸送管，將液體樣本7輸送至樣本輸送管端8。管端8與毛細(xì)管真空連接裝置10的入口端9之間的壓差由高壓DC電源(未示出)提供。樣本輸送管端8附近中得到的靜電場(chǎng)導(dǎo)致由樣本輸送管端8射出的樣本液體7形成電噴煙流11。為了增強(qiáng)霧化和離子化的效率，霧化氣體12可輸送通過(guò)霧化氣體管，該管的出口臨近于并且理想情況下共軸于液體樣本輸送管出口端8。逆流干燥氣體13在干燥氣體加熱器14中被加熱并且流過(guò)毛細(xì)管真空連接裝置10的入口端9以作為受熱的逆流干燥氣體15從而輔助液滴在電噴煙流11中蒸發(fā)。樣本離子從煙流11中的蒸發(fā)帶電液滴中釋放，離子，以及任何其他的帶電荷和無(wú)電荷液滴和氣懸體顆粒，被吸入流入毛細(xì)管真空孔16的背景氣體。離子、液滴和氣懸體顆粒以及氣體被運(yùn)輸穿過(guò)毛細(xì)管10孔17到達(dá)毛細(xì)管出口端18，通過(guò)毛細(xì)管10出口孔 19進(jìn)入第一真空泵送級(jí)2。一般地，氣體在離開(kāi)毛細(xì)管出口孔19時(shí)會(huì)經(jīng)受超聲速膨脹，離子、液滴和氣懸體顆粒一般地獲得類(lèi)似于膨脹氣體中的氣體分子的速度分布。因此，由這種物質(zhì)獲得的動(dòng)能將或多或少地成比例于該物質(zhì)的質(zhì)量。因此，液滴和氣懸體顆?？色@得比相關(guān)離子大的數(shù)量級(jí)的動(dòng)能。
離子、液滴和氣懸體顆粒通過(guò)分離器21的孔20，分離器21經(jīng)由電絕緣器22安裝， 使得電壓可施加至分離器從而將帶電顆粒聚焦入分離器下游的泵送級(jí)3。通過(guò)分離器21 孔20的離子、液滴和氣懸體顆粒沿著離子束軸線(xiàn)36進(jìn)入線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件M的入口端 23，該軸線(xiàn)基本上也是毛細(xì)管10的孔17的軸線(xiàn)，以及分離器21孔20的軸線(xiàn)。線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件M是六極離子導(dǎo)引件，包括關(guān)于共用軸線(xiàn)26對(duì)稱(chēng)布置的六個(gè)桿25。也可使用包括四個(gè)、八個(gè)或多于八個(gè)的這種桿的多極離子導(dǎo)引件。在圖1所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例中，線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26和軸線(xiàn)36相對(duì)于彼此導(dǎo)向?yàn)榻?7。但是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)26可與毛細(xì)管10孔17和分離器21孔徑20 的軸線(xiàn)36共軸。
多極離子導(dǎo)引件M桿25經(jīng)由絕緣體27和真空隔板觀(guān)支承，使得用于真空級(jí)3 與4之間的氣體流的唯一管道是桿25內(nèi)部和桿25之間的空間。在一些結(jié)構(gòu)中，氣體也可流過(guò)相鄰于桿25以及桿25外側(cè)的空間。因此，多極離子導(dǎo)引件M配置成在真空泵送級(jí)3 與4之間連續(xù)地延伸，同時(shí)限制真空泵送級(jí)3與4之間的氣體流。在入口端23進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件M的離子通過(guò)振蕩RF電場(chǎng)而被導(dǎo)引沿著多極離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26，該RF電場(chǎng)由施加至多極離子導(dǎo)引件M的桿25的交流RF電壓產(chǎn)生。離子導(dǎo)引件M中的RF場(chǎng)防止離子沿垂直于離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26的方向超過(guò)桿25，同時(shí)離子沿著基本上平行于離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)沈移動(dòng)至離子導(dǎo)引件出口端四。[0057]離子通過(guò)出口端四離開(kāi)多極離子導(dǎo)引件M并且被導(dǎo)引穿過(guò)真空隔板31中的孔30。離子然后進(jìn)入四極質(zhì)量分析器33的入口 32。離子根據(jù)它們的質(zhì)量比電荷值 (mass-to-charge value)在四極質(zhì)量分析器33中被過(guò)濾，成功地橫穿四極質(zhì)量分析器33 的離子然后通過(guò)四極質(zhì)量分析器33出口孔34。這些離子然后通過(guò)將離子導(dǎo)引入檢測(cè)器35 或者通過(guò)導(dǎo)引它們撞擊轉(zhuǎn)換倍增電極36而被檢測(cè)到，其產(chǎn)生副電荷顆粒，然后導(dǎo)引入用于檢測(cè)的檢測(cè)器35。
在圖1所示的實(shí)施例中，大量的背景顆粒，諸如帶電和不帶電的液滴和氣懸體顆粒，高能離子和中性物質(zhì)，可源自于離子源1，和/或毛細(xì)管10孔17中，和/或毛細(xì)管10出口 18與分離器21孔20之間的區(qū)域，和/或分離器21孔20與離子導(dǎo)引件入口 23之間，不響應(yīng)于或者較差地響應(yīng)于離子導(dǎo)引件M中的RF場(chǎng)，或多或少地沿著它們的軌跡前進(jìn)通過(guò)離子導(dǎo)引件M入口 23至撞擊表面，然后到達(dá)四極質(zhì)量分析器33的四極入口 32。這種表面可包括離子導(dǎo)引件M桿25、真空隔板觀(guān)、絕緣體27和真空隔板31的表面。
同時(shí)地，正確地響應(yīng)于離子導(dǎo)引件M中的RF場(chǎng)的離子沿著離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)沈被導(dǎo)向。離子導(dǎo)引件M的延伸入真空泵送級(jí)3的部分中的背景氣體壓力足夠高，使得產(chǎn)生離子與背景氣體分子之間的碰撞，這樣可隨著離子橫穿離子導(dǎo)引件M而減小離子的動(dòng)能。一般地，離子導(dǎo)引件M這一部分中的平均背景氣體壓力至少足夠高，使得離子與背景氣體分子之間的碰撞之間的平均自由路徑大于大概離子必須橫穿離子導(dǎo)引件M入口端23至與離子導(dǎo)引件M通過(guò)真空隔板觀(guān)的位置相鄰的位置40的距離。因此，被導(dǎo)引沿著離子導(dǎo)引件 24的軸線(xiàn)沈的并且由于這種碰撞而損失動(dòng)能的離子將隨著它們動(dòng)能的降低而更接近軸線(xiàn)沈，這是在已知的、所謂的由RF場(chǎng)在離子導(dǎo)引件M中沿著離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈形成的 “贗勢(shì)”井的作用下產(chǎn)生的。
一旦離子移動(dòng)通過(guò)離子導(dǎo)引件M進(jìn)入真空泵送級(jí)4，該真空泵送級(jí)4處于較低的背景氣壓下使得離子與背景氣體分子之間的碰撞基本上不會(huì)發(fā)生，那么離子將從真空隔板 28的附近移動(dòng)至離子導(dǎo)引件M出口端四，而不與背景氣體分子產(chǎn)生明顯的碰撞。因此，圖 1所示的設(shè)備的最后位置是在相鄰于并且位于真空隔板觀(guān)的下游的離子導(dǎo)引件M中的位置40，在該最后位置處，背景顆?？赏ㄟ^(guò)離子與背景氣體分子之間的碰撞而產(chǎn)生。
隨著離子到達(dá)離子導(dǎo)引件M的出口端四，它們被導(dǎo)引通過(guò)真空隔板31中的孔徑 30，然后通過(guò)四極質(zhì)量過(guò)濾器入口 32進(jìn)入四極質(zhì)量分析器33，同時(shí)離子束方向通過(guò)角度39 從離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)沈改變至質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37。在位置40處產(chǎn)生的任何背景顆?；蛘咴醋杂谖恢?0上游的任何背景顆?？删哂写┻^(guò)四極入口 32的瞄準(zhǔn)線(xiàn)軌跡，但是不會(huì)具有經(jīng)過(guò)孔徑34至檢測(cè)器35或者檢測(cè)器35區(qū)域中的任何表面的視線(xiàn)軌跡，這是由于離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)26與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與位置40之間的距離。這里，這種背景顆粒也被防止通過(guò)撞擊檢測(cè)器35或者轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36區(qū)域中的周?chē)砻娑a(chǎn)生背景顆粒噪音。
這種背景顆?？砂ɡ绱┻^(guò)毛細(xì)管10出口孔19發(fā)出的任何背景顆粒，或者產(chǎn)生在毛細(xì)管10出口孔19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間的背景顆粒，其可以具有的軌跡為相對(duì)于毛細(xì)管10孔17軸線(xiàn)16傾斜，使得它們中的一些可具有從離子導(dǎo)引件M入口 23上游的區(qū)域穿過(guò)質(zhì)量分析器33入口 32的視線(xiàn)?？蛇x擇地，本實(shí)用新型的其他實(shí)施例可配置有等于零的角38，在這種情況下，這些背景顆粒中的更多會(huì)通過(guò)質(zhì)量分析器33入口 32。在任何結(jié)構(gòu)中，離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)沈與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角39，結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與離子導(dǎo)引件M入口 23上游的可產(chǎn)生這種背景顆粒的位置之間的距離， 防止任何這種顆粒通過(guò)孔34至檢測(cè)器35或者檢測(cè)器35的區(qū)域中的任何表面。
根據(jù)本實(shí)用新型的被防止到達(dá)檢測(cè)器35或者周?chē)砻娴钠渌尘邦w粒包括高能中性物質(zhì)，這些高能中性物質(zhì)可通過(guò)離子導(dǎo)引件M的位于發(fā)生這種碰撞的更高氣壓區(qū)域中的部分中的背景氣體分子與離子之間的碰撞而產(chǎn)生。根據(jù)本實(shí)用新型，在諸如真空泵送級(jí)3的區(qū)域中和相鄰于真空隔板觀(guān)至位置40的區(qū)域中產(chǎn)生這種背景顆粒，被防止具有從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直至檢測(cè)器35或者至檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)26與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角39，結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與可產(chǎn)生這種背景顆粒的位置40的上游的離子導(dǎo)引件M中的位置之間的距離。因此， 根據(jù)本實(shí)用新型，這種背景顆粒也將被防止通過(guò)撞擊檢測(cè)器35或者轉(zhuǎn)換倍增電極36或檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面而產(chǎn)生背景顆粒噪音。
因此，在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件配置成唯一地提供改善的離子傳輸通過(guò)真空隔板，同時(shí)減小通過(guò)由離子與背景氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的背景顆粒以及源自于離子源的背景顆粒而引起的背景顆粒噪音。
本實(shí)用新型的一項(xiàng)備選實(shí)施例示出在圖2中，其中與圖1中相同功能元件對(duì)應(yīng)的元件采用相同的附圖標(biāo)記。圖2示出本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，其中線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件 24連續(xù)地延伸穿過(guò)兩個(gè)真空隔板42和觀(guān)，從定位有毛細(xì)管10出口孔19的第一真空級(jí)2， 穿過(guò)第二真空泵送級(jí)3，進(jìn)入第三真空泵送級(jí)4。在這一實(shí)施例中，圖1的分離器21已經(jīng)被取消，具有孔43的平透鏡電極41位于毛細(xì)管10出口孔19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間。 與圖1的結(jié)構(gòu)相比，這一結(jié)構(gòu)允許在毛細(xì)管10出口孔19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間改善離子傳送效率，這是主要由于與圖1的結(jié)構(gòu)相比，在毛細(xì)管10出口孔19與離子導(dǎo)引件M 入口 23之間，圖2的結(jié)構(gòu)允許相鄰得更近。當(dāng)離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件M入口 23時(shí)，離子被離子導(dǎo)引件M中的RF場(chǎng)重新導(dǎo)向從而沿著離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈而不是毛細(xì)管10軸線(xiàn) 36移動(dòng)。再次，源自于位置40上游的背景顆粒被防止形成從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直到檢測(cè)器 35或者檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件對(duì)的軸線(xiàn)沈與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與位置40上游處的可以產(chǎn)生背景顆粒的任何位置之間的距離。因此，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
本實(shí)用新型的備選實(shí)施例可結(jié)合有其他特征，包括連續(xù)地延伸入超過(guò)三個(gè)真空泵送級(jí)的離子導(dǎo)引件，以及結(jié)合有沿著離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)的彎折或彎曲區(qū)段的離子導(dǎo)引件。這種特征示出于圖2A所示的本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例中，該實(shí)施例示出四級(jí)真空泵送系統(tǒng)， 其中，類(lèi)似于圖2的結(jié)構(gòu)，多極離子導(dǎo)引件M的入口 23開(kāi)始于第一真空泵送級(jí)2中。從毛細(xì)管10出口孔19流出的離子通過(guò)透鏡電極41中的孔徑43并且進(jìn)入多極離子導(dǎo)引件M 的入口 23。當(dāng)進(jìn)入離子導(dǎo)引件M入口 23時(shí)，這些離子被離子導(dǎo)引件M中的RF場(chǎng)重新更新導(dǎo)向從而沿著離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26而不是毛細(xì)管10軸線(xiàn)36移動(dòng)。如圖2的實(shí)施例那樣，離子導(dǎo)引件M配置成從第一真空泵送級(jí)2連續(xù)地延伸通過(guò)真空隔板42、第二真空泵送級(jí)3并且通過(guò)真空隔板觀(guān)。但是，在圖2A所示的結(jié)構(gòu)中，離子導(dǎo)引件M也連續(xù)地延伸穿過(guò)第三真空泵送級(jí)4，通過(guò)真空隔板45，進(jìn)入其中定位有質(zhì)量分析器33和檢測(cè)器35的真空泵送級(jí)5。一旦離子導(dǎo)引件對(duì)已經(jīng)延伸進(jìn)入真空泵送級(jí)5，那么離子導(dǎo)引件對(duì)就配置有沿離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)26的彎折44，其中該彎折配置有彎折角，等于沿著彎折44上游的離子導(dǎo)引件M的部分的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈與質(zhì)量分析器軸線(xiàn)37之間的角度39，使得彎折44下游的離子導(dǎo)引件M的部分的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)沈同軸于質(zhì)量分析器軸線(xiàn)37。因此，相對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，隨著離子被重新導(dǎo)向從沿著彎折44上游的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈的方向至質(zhì)量分析器軸線(xiàn)37所經(jīng)過(guò)的角39，該離子導(dǎo)引件M中的彎折可提供更好的離子傳送。再次，源自于位置40上游的背景顆粒被防止形成從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直到檢測(cè)器35或者檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)沈與質(zhì)量分析器 33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與位置40上游處的可以產(chǎn)生背景顆粒的任何位置之間的距離。因此，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
圖2的實(shí)施例的一項(xiàng)備選改進(jìn)方案示出在圖3中。圖3示出本實(shí)用新型的配置可以類(lèi)似于圖2的配置，主要的差異在于，傾斜的線(xiàn)性多極離子導(dǎo)引件沿著共用的傾斜離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)26而被分區(qū)段為兩個(gè)分離的和獨(dú)立的離子導(dǎo)引件區(qū)段。第一離子導(dǎo)引件區(qū)段 48配置有離子導(dǎo)引件桿49并且連續(xù)地從第一泵送級(jí)2中的離子導(dǎo)引件入口 23延伸，通過(guò)真空隔板42，進(jìn)入真空泵送級(jí)3，其中第一離子導(dǎo)引件區(qū)段終結(jié)于離子導(dǎo)引件區(qū)段48出口端50。在小間隙50之后，第二離子導(dǎo)引件區(qū)段52連續(xù)地從真空級(jí)3中的離子導(dǎo)引件區(qū)段 52入口端M通過(guò)真空隔板28進(jìn)入真空泵送級(jí)4。
離開(kāi)毛細(xì)管10出口孔19的離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件區(qū)段49入口端23并且由離子導(dǎo)引件區(qū)段49中的RF場(chǎng)導(dǎo)引，通過(guò)真空隔板42至離子導(dǎo)引件區(qū)段49出口端50。從離子導(dǎo)引件區(qū)段49出口端50，離子被導(dǎo)引跨過(guò)間隙51進(jìn)入離子導(dǎo)引件區(qū)段52的入口端M。離子導(dǎo)引件區(qū)段52中的RF場(chǎng)用于導(dǎo)引離子至離子導(dǎo)引件區(qū)段52出口端四。離子然后被導(dǎo)引通過(guò)孔30進(jìn)入質(zhì)量分析器入口 32用于由檢測(cè)器35進(jìn)行質(zhì)量分析和檢測(cè)。
由于離子導(dǎo)引件區(qū)段48和52獨(dú)立操作，所以它們可施加不同的RF和DC電壓。尤其地，它們可施加有相同的RF電壓，但是不同的DC補(bǔ)償電壓施加至它們中的每個(gè)，導(dǎo)致離子從離子導(dǎo)引件區(qū)段49的出口端50加速跨過(guò)間隙51并且進(jìn)入離子導(dǎo)引件區(qū)段52的入口端。其中定位有間隙51的真空級(jí)3具有背景氣壓，其大小足以在離子與背景氣體分子之間產(chǎn)生碰撞。如果離子跨過(guò)間隙51的加速足夠大，那么離子與背景氣體分子之間的碰撞將導(dǎo)致離子產(chǎn)生由碰撞引發(fā)的分裂(CID)而形成碎片離子和中子。碎片離子，以及任何剩余的“母”離子將被導(dǎo)引通過(guò)離子導(dǎo)引件52，它們的動(dòng)能已經(jīng)由于跨過(guò)間隙51的加速而增加， 動(dòng)能將隨著離子在間隙51與位置40之間移動(dòng)而被與背景氣體分子隨后的碰撞而緩沖，在這之后，背景氣體壓力足夠小以使得不發(fā)生離子與背景氣體分子之間的碰撞。再次，在這種情況下，源自于位置40上游的背景顆粒，尤其是由于CID碰撞產(chǎn)生的高能中性物質(zhì)被防止形成從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直到檢測(cè)器35或者檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)26與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器33入口 32與位置40上游處的可以產(chǎn)生背景顆粒的任何位置之間的距離。因此，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
圖4示出圖3的改進(jìn)實(shí)施例，其中，圖3中的第一離子導(dǎo)引件區(qū)段48導(dǎo)向?yàn)榕c毛細(xì)管10軸線(xiàn)36同軸，并且延伸不僅穿過(guò)第一真空泵送級(jí)2與第二真空泵送級(jí)3之間的真空隔板42，而且延伸穿過(guò)將圖3的真空泵送級(jí)3分為額外的真空泵送級(jí)的額外真空隔板56 (相比較于圖3的實(shí)施例)，該額外真空泵送級(jí)在圖4中示出為真空泵送級(jí)55。離子導(dǎo)引件區(qū)段58的出口端59定位在圖4中的第三真空泵送級(jí)55中。第二離子導(dǎo)引件區(qū)段52然后導(dǎo)向?yàn)橄鄬?duì)于軸線(xiàn)36成一角度38，該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖3中的間隙51的下游相同。
圖4所示的實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)相對(duì)于圖3的實(shí)施例來(lái)說(shuō)是，沿著軸線(xiàn)36進(jìn)入第一離子導(dǎo)引件區(qū)段58的離子可沿著離子導(dǎo)引件區(qū)段58前進(jìn)并且在它們的離子束方向從毛細(xì)管10 軸線(xiàn)36被重新導(dǎo)向至離子導(dǎo)引件區(qū)段52軸線(xiàn)沈之前經(jīng)受離子動(dòng)能的碰撞冷卻。對(duì)離子的動(dòng)能進(jìn)行冷卻可改善離子導(dǎo)引件中的RF場(chǎng)能夠重新導(dǎo)向離子束路徑的效率，因?yàn)橛糜趯?dǎo)引或者重新導(dǎo)向離子的特定RF場(chǎng)強(qiáng)度的有效性隨著離子動(dòng)能的增加而降低。因此，允許離子的動(dòng)能在與圖4的真空級(jí)3中的背景氣體分子碰撞時(shí)衰減可例如相對(duì)于圖3的離子導(dǎo)引件區(qū)段48來(lái)說(shuō)確保采用圖4的離子導(dǎo)引件區(qū)段58的更好地捕獲和重新導(dǎo)向效率。這對(duì)于具有更高質(zhì)量電荷比的離子來(lái)說(shuō)尤其重要，當(dāng)這些離子離開(kāi)毛細(xì)管10出口孔19且速度分布類(lèi)似于膨脹氣體時(shí)這些離子具有大概成比例于它們的質(zhì)量的動(dòng)能。同樣，如圖3的實(shí)施例那樣，施加至離子導(dǎo)引件區(qū)段58和52的RF和DC電壓可能不同，允許CID類(lèi)似于如上所述的圖3的實(shí)施例而操作。
本實(shí)用新型的另一備選實(shí)施例示出在圖5中。這一實(shí)施例配置的離子導(dǎo)引件M 具有沿著離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26的兩個(gè)彎折60和44，使得離子導(dǎo)引件M入口端23處的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26與毛細(xì)管10軸線(xiàn)36同軸，離子導(dǎo)引件M出口端四處的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈與質(zhì)量分析器33軸線(xiàn)37同軸。因此，離子束方向可從毛細(xì)管10軸線(xiàn)36改變?yōu)殡x子導(dǎo)引件M入口端36處的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)沈，從離子導(dǎo)引件M出口端四處的離子導(dǎo)引件M軸線(xiàn)26變?yōu)橘|(zhì)量分析器33軸線(xiàn)37，同時(shí)離子保留在離子導(dǎo)引件M的導(dǎo)引RF場(chǎng)中，由此確保沿離子束方向的這種改變期間的高效離子傳輸。同樣，離子導(dǎo)引件入口 23與彎折60之間的離子導(dǎo)引件M的與毛細(xì)管10軸線(xiàn)36同軸的部分允許離子動(dòng)能在離子束在彎折44處被重新導(dǎo)向之前冷卻，由此進(jìn)一步確保高效的離子傳輸通過(guò)彎折44，即使是更高質(zhì)量的離子。如上所討論的那樣，這種更高質(zhì)量的離子將在離開(kāi)毛細(xì)管10出口孔 19時(shí)具有更高的動(dòng)能，使得它們?cè)谒鼈兊膭?dòng)能撞擊冷卻之前更難于采用RF場(chǎng)重新導(dǎo)向。
再次，源自于位置40上游的背景顆粒被防止形成從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直到檢測(cè)器 35或者檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件彎折44與60之間的離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)26與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器 33入口 32與位置40上游處的可以產(chǎn)生背景顆粒的任何位置之間的距離。因此，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
為了降低生產(chǎn)成本以及更簡(jiǎn)單化裝置設(shè)計(jì)，角38和39布置成基本上大小相等方向相反，由此使得毛細(xì)管10軸線(xiàn)19平行于質(zhì)量分析器33軸線(xiàn)37。同樣，圖5的實(shí)施例示出為配置有絕緣體65，用于支撐離子導(dǎo)引件M的出口端四并且除了由真空隔板31中的孔徑30實(shí)現(xiàn)的氣流限制之外，增加真空泵送級(jí)4與5之間的氣流限制。
圖5所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例的其他改進(jìn)也可被結(jié)合。例如，圖5A所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例示出配置有兩個(gè)彎折60和44的離子導(dǎo)引件，如圖5那樣，但是分離器21被移除，并且被真空隔板42替換，離子導(dǎo)引件M延伸穿過(guò)該隔板使得離子導(dǎo)引件M入口 23 位于第一真空泵送級(jí)2中，同時(shí)離子導(dǎo)引件24，與離子導(dǎo)引件M絕緣體22共同地，形成用于真空泵送級(jí)2和3之間的氣流的限制管道。同樣，具有孔徑43的平透鏡電極41定位在毛細(xì)管10出口孔徑19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間。這一結(jié)構(gòu)允許相對(duì)于圖5的分離器 21結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管10出口孔徑19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間的更好的離子傳送效率，這主要是由于與圖5相比，毛細(xì)管10出口孔19與離子導(dǎo)引件M入口 23之間，由圖5A 的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更近的接近。此外，圖5的實(shí)施例的絕緣體支承件65和具有孔徑30的真空隔板31在圖5A中重新配置為真空隔板66和絕緣體67，支撐相鄰于離子導(dǎo)引件出口端四的離子導(dǎo)引件24，并且與離子導(dǎo)引件M共同地，形成真空泵送級(jí)4與5之間的氣體流限制。
再次，源自于位置40上游的背景顆粒被防止形成從它們的產(chǎn)生點(diǎn)一直到檢測(cè)器 35或者檢測(cè)器35周?chē)膮^(qū)域的視線(xiàn)軌跡路徑，這是由于離子導(dǎo)引件彎折44與60之間的離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)26與質(zhì)量分析器33的軸線(xiàn)37之間的角度39，并且結(jié)合質(zhì)量分析器 33入口 32與位置40上游處的可以產(chǎn)生背景顆粒的任何位置之間的距離。因此，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
本實(shí)用新型的其他實(shí)施例描述在圖6中，該圖基本上示出圖1所示的結(jié)構(gòu)，但是其中離子導(dǎo)引件M由設(shè)置有類(lèi)似于圖5和5A的離子導(dǎo)引件M中的彎折44和60的兩個(gè)彎折44和60的離子導(dǎo)引件所替代。因?yàn)閳D6的離子導(dǎo)引件M僅僅延伸穿過(guò)一個(gè)真空隔板觀(guān)，所以該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的成本可以更低并且制造和組裝起來(lái)相比于圖5和5A所示的實(shí)施例來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)單。但是，定位有質(zhì)量分析器的真空級(jí)5中的背景氣體壓力不能如圖5和5A的實(shí)施例中那樣低。
上面討論的本實(shí)用新型的所有實(shí)施例已經(jīng)設(shè)置有一離子導(dǎo)引件，其中該離子導(dǎo)引件的至少一部分配置為線(xiàn)性離子導(dǎo)引件部分?？蛇x擇地，根據(jù)本實(shí)用新型，整個(gè)離子導(dǎo)引件可配置成完全彎曲。例如，圖7示出本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，該實(shí)施例設(shè)置有多極離子導(dǎo)引件對(duì)，中心軸線(xiàn)沈按照?qǐng)A的90度區(qū)段的路徑，并且也延伸穿過(guò)真空隔板觀(guān)。離開(kāi)毛細(xì)管10孔19的離子通過(guò)分離器21孔徑20并且進(jìn)入彎曲離子導(dǎo)引件M的入口 23。完全離子導(dǎo)引件M的軸線(xiàn)配置成與彎曲離子導(dǎo)引件M的入口 23處的毛細(xì)管10的軸線(xiàn)36共軸。 真空級(jí)2中的背景氣壓的大小足夠使得隨著離子穿過(guò)這一真空級(jí)中的離子導(dǎo)引件而產(chǎn)生離子與背景氣體分子之間的碰撞。但是，真空級(jí)4中的背景氣壓足夠低使得隨著離子穿過(guò)真空級(jí)4中的離子導(dǎo)引件24，至少位置40的下游，基本上不發(fā)生離子與背景氣體分子之間的碰撞。在圖7的結(jié)構(gòu)中，源自于位置40上游的背景顆粒不具有允許它們通過(guò)透鏡70中的孔30的視線(xiàn)軌跡，該孔與絕緣體69共同地形成真空隔板68的一部分。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例，所有背景顆粒將被防止撞擊檢測(cè)器35，或轉(zhuǎn)換倍增電極36或者檢測(cè)器35和轉(zhuǎn)換倍增電極36的區(qū)域中的附近表面，由此根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。
圖7所示的實(shí)施例的備選結(jié)構(gòu)示出在圖7A中。圖7與7A的實(shí)施例之間的區(qū)別在于圖7的透鏡70被移除，彎曲的離子導(dǎo)引件M連續(xù)地延伸穿過(guò)真空隔板68，其中絕緣體 69目前不僅形成一部分真空隔板，也提供對(duì)于桿25的支承。因此，在圖7中，已經(jīng)被透鏡70 中的孔徑30實(shí)現(xiàn)的對(duì)氣流的傳導(dǎo)限制目前由離子導(dǎo)引件M的桿25內(nèi)部的、之間的以及采用其它方式相鄰的有限敞開(kāi)空間實(shí)現(xiàn)。這一結(jié)構(gòu)可由于取消孔30而實(shí)現(xiàn)從離子導(dǎo)引件M 出口四進(jìn)入質(zhì)量分析器33入口 32的更好的離子傳送。
本實(shí)用新型的另一備選實(shí)施例示出在圖8中。圖8描述采用所謂的“三段-四極”(triple quad)結(jié)構(gòu)，其中來(lái)自于離子源1的離子經(jīng)由傾斜的離子導(dǎo)引件M傳送至真空泵送級(jí)5中的四極質(zhì)量過(guò)濾器33。將要隨后分裂產(chǎn)生“子”離子的“母”離子在四極質(zhì)量過(guò)濾器33中被選擇，并且聚焦且加速通過(guò)透鏡71，其在圖8中示出為三元件透鏡，沿著四極質(zhì)量過(guò)濾器軸線(xiàn)72進(jìn)入碰撞單元73。已加速的母離子以足夠的動(dòng)能與碰撞單元73中的碰撞氣體分子產(chǎn)生碰撞，使得母離子分裂為子離子碎片和中性碎片。碰撞單元73包括外殼 84中的彎曲的四極離子導(dǎo)引件77，并且在外殼84內(nèi)部經(jīng)由調(diào)節(jié)閥75和氣體輸送管74供給碰撞氣體76。彎曲離子導(dǎo)引件77能夠可選擇地配置有六個(gè)或八個(gè)或多于八個(gè)的桿。分裂離子和任何其他母離子通過(guò)彎曲離子導(dǎo)引件77導(dǎo)引至碰撞單元出口孔85，其中離子通過(guò)三元件聚焦透鏡80聚焦進(jìn)入真空泵送級(jí)6中的四極質(zhì)量過(guò)濾器81，然后經(jīng)質(zhì)量分析的離子采用檢測(cè)器35檢測(cè)。
從離子源至四極質(zhì)量過(guò)濾器33，圖8所描述的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖所示基本上相同于圖1的結(jié)構(gòu)。因此，在離子導(dǎo)引件M中位置40上游產(chǎn)生的背景顆粒由于傾斜角39以及這一實(shí)例中的傾斜角38而被防止沿著經(jīng)過(guò)四極質(zhì)量過(guò)濾器33的出口端處的透鏡71的孔的視線(xiàn)，如上面相對(duì)于圖1的實(shí)施例所討論的那樣。因此，這種背景顆粒被防止進(jìn)入碰撞單元73。如果允許高能背景顆粒進(jìn)入碰撞單元73，那么由于它們所具有的高能和/或缺少電荷則可能不會(huì)被非常良好地由四極質(zhì)量過(guò)濾器33過(guò)濾，這些高能背景顆粒將撞擊碰撞氣體分子從而從背景顆粒產(chǎn)生背景碎片離子。這種背景碎片離子將出現(xiàn)在由四極質(zhì)量過(guò)濾器 81產(chǎn)生的碎片離子質(zhì)譜中，并且將使得分析復(fù)雜化。
而且，根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例，彎曲碰撞單元防止沿著碰撞單元73中的軸線(xiàn)72的任何位置至質(zhì)量分析器檢測(cè)器35或出口透鏡88的下游的檢測(cè)器35附近的表面的視線(xiàn)。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的這一實(shí)施例，由于碰撞單元73中的碰撞氣體分子與離子之間的碰撞產(chǎn)生的任何高能碎片離子或中子碎片將不會(huì)具有到達(dá)檢測(cè)器35的視線(xiàn)，因此將被防止產(chǎn)生背景顆粒噪音。另外，用于在真空級(jí)5與真空級(jí)8之間的離子的傳送通過(guò)配置碰撞單元73從而連續(xù)地在真空級(jí)5與6之間延伸而被改進(jìn)。
圖9所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例基本上與圖8的實(shí)施例相同，除了彎曲離子導(dǎo)引件77的彎曲桿78經(jīng)由絕緣體79安裝之外，該絕緣體79形成碰撞單元73外殼84的擴(kuò)展部件。這一結(jié)構(gòu)允許彎曲的碰撞單元離子導(dǎo)引件77連續(xù)地從碰撞單元內(nèi)部延伸至碰撞單元外部，如圖9所示。相比較于形成如圖8所示的到達(dá)碰撞單元外殼84的擴(kuò)展部件的出口孔 85的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)本實(shí)用新型，為離開(kāi)碰撞單元的離子提供更好的離子傳送效率，以及更低的背景顆粒噪音。圖9中提高離子傳送效率的原因在于，在圖8的實(shí)施例中， 由于施加至彎曲離子導(dǎo)引件77的彎曲桿78的RF電壓，離子可通過(guò)出口孔85處的RF彌散場(chǎng)而分散。在圖8的實(shí)施例中，隨著離子通過(guò)彎曲離子導(dǎo)引件77中的導(dǎo)引RF場(chǎng)并且穿過(guò)圖8的實(shí)施例中的出口孔85，通過(guò)與相鄰于出口孔85的區(qū)域的碰撞氣體分子碰撞，離子也被分散，導(dǎo)致離子損失，以及由這些碰撞產(chǎn)生背景顆粒。相比較地，在圖9的實(shí)施例中，離子被彎曲離子導(dǎo)引件77中的RF場(chǎng)導(dǎo)引通過(guò)圖9的彎曲碰撞單元84的出口 87，并且僅經(jīng)過(guò)這些導(dǎo)引RF場(chǎng)并穿過(guò)真空級(jí)6中的出口孔85，也就是說(shuō)，處于一背景氣壓下，該氣壓足夠低使得離子與背景氣體分子之間的碰撞基本上不會(huì)發(fā)生，導(dǎo)致更好的離子傳送效率，以及避免隨著離子通過(guò)孔徑85附近的RF彌散場(chǎng)而產(chǎn)生背景顆粒。
此外，相比較于圖8的結(jié)構(gòu)，圖9的結(jié)構(gòu)可降低背景顆粒噪音，也是因?yàn)殡x子可與碰撞氣體分子碰撞的最后位置是圖9的位置86，正好位于碰撞單元出口 87的下游。位置86 產(chǎn)生在離子導(dǎo)引件77中，出口孔85上游的一定距離處，也就是，離子導(dǎo)引件77仍然彎曲的位置。因?yàn)檫@一結(jié)構(gòu)，在位置86處的離子與碰撞氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的背景顆粒不具有到達(dá)檢測(cè)器35或者四極出口透鏡88下游的檢測(cè)器35區(qū)域中的表面的視線(xiàn)。因此，根據(jù)圖9的本實(shí)用新型的實(shí)施例，連續(xù)地經(jīng)由安裝絕緣體79穿過(guò)碰撞單元隔板84的離子導(dǎo)引件77的擴(kuò)展部分實(shí)現(xiàn)改善地將離子從碰撞單元73傳送至隨后的四極質(zhì)量過(guò)濾器81，同時(shí)防止由離子與碰撞氣體分子之間的碰撞產(chǎn)生的背景顆粒在檢測(cè)器35產(chǎn)生背景顆粒噪音。
圖10示出基本上與圖9的實(shí)施例相同的本實(shí)用新型的一項(xiàng)實(shí)施例，除了在圖10 的實(shí)施例中，圖9的離子導(dǎo)引件77的碰撞單元73被分區(qū)段為三個(gè)分離且獨(dú)立的離子導(dǎo)引件區(qū)段90、91和92，其中任何或者所有離子導(dǎo)引件區(qū)段90、91和92可能施加分離的DC和 RF電壓。將碰撞單元73中的離子導(dǎo)引件配置為區(qū)段90、91和92提供相對(duì)于圖9的實(shí)施例的額外的功能。例如，可通過(guò)加速母離子從四極質(zhì)量過(guò)濾器33進(jìn)入離子導(dǎo)引件區(qū)段90而經(jīng)由CID產(chǎn)生碎片離子。同時(shí)，RF電壓可施加至離子導(dǎo)引件區(qū)段90的桿，其使得除了具有選定的m/z值的碎片離子的所有離子以實(shí)現(xiàn)共振頻率激蕩徑向噴出。這些m/z選定碎片離子然后可通過(guò)離子導(dǎo)引件區(qū)段90與91之間的DC補(bǔ)償電壓而被軸向加速，導(dǎo)致所選定的碎片離子的CID。所得到的第二次產(chǎn)生的碎片離子然后可以通過(guò)導(dǎo)引它們通過(guò)離子導(dǎo)引件區(qū)段92并且進(jìn)入質(zhì)量分析器81和檢測(cè)器35而被m/z分析。
在上述實(shí)用新型的任何實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，任何的離子導(dǎo)引件或離子導(dǎo)引件區(qū)段可配置為四極離子導(dǎo)引件，具有四個(gè)極，或者桿，布置成關(guān)于中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，如圖IlA中的橫截面?？蛇x擇地，可在先前說(shuō)明的任何RF離子導(dǎo)引件或離子導(dǎo)引件區(qū)段中利用大量的桿或極。例如，六個(gè)桿或極可結(jié)合，如圖IlD所示，或者如圖IlC所描述的八個(gè)極或桿，或者多于八個(gè)的桿或極用于這里所描述的任何離子導(dǎo)引件或離子導(dǎo)引件區(qū)段中。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的任何離子導(dǎo)引件或離子導(dǎo)引件區(qū)段可配置有橫截面不是圓形的極。例如， 平板也處于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，如圖IlB的四極結(jié)構(gòu)所示的。此外，同樣處于本實(shí)用新型的范圍中的是所謂的“堆疊環(huán)”RF離子導(dǎo)引件可作為在本實(shí)用新型的任何實(shí)施例中傳送離子的離子導(dǎo)引件。
應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這里所描述的實(shí)施例已經(jīng)將ESI離子源設(shè)置為離子源，但是任何離子源可代替地使用在任何實(shí)施例中，都處于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。尤其地，以氣壓操作或接近氣壓操作的其他離子源，諸如氣壓化學(xué)離子化(APCI)，電感耦合等離子(ICP)、電噴離子源以及氣壓(AP-)MALDI即大氣壓矩陣輔助的激光解吸離子源和激光燒蝕離子源， 可在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)使用。其他類(lèi)型的以中間真空壓力操作的離子源，諸如輝光放電或中間壓力(IP-)MALDI即中間壓力矩陣輔助激光解吸離子源和激光燒蝕離子源，或者配置在在離子源操作期間真空氣壓明顯上升的真空區(qū)域中的其他類(lèi)型的離子源，諸如電子離子化和化學(xué)離子化離子源，也可在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)使用。
另外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，用于將離子源的離子傳送至第一離子導(dǎo)引件入口的方法和/或設(shè)備并不局限于如前述實(shí)施例所描述的絕緣毛細(xì)管連接裝置，但是也可包括，在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，金屬毛細(xì)管，噴嘴或孔，孔陣列，或者任何其他的可用于這一目的管道， 對(duì)于目前的離子源和真空狀態(tài)都是合適的。
此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然四極質(zhì)量過(guò)濾器已經(jīng)配置在這里所描述的實(shí)施例中，但是本實(shí)用新型的范圍也包含其他類(lèi)型的質(zhì)量分析器，包括三維離子分離器，磁性扇形質(zhì)量分析器，具有軸向脈沖或垂直脈沖的時(shí)間計(jì)量(time-of-flight)質(zhì)量分析器，具有軸向共振噴出的二維離子分離器。
雖然已經(jīng)根據(jù)所示的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以對(duì)實(shí)施例作出不同的改進(jìn)，這些變化方案在本實(shí)用新型的精髓和范圍內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選的實(shí)施例用于提供對(duì)本實(shí)用新型的原理和其實(shí)際應(yīng)用的最好詮釋?zhuān)沟帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中利用本實(shí)用新型以及各種改進(jìn)方案，適于所考慮的特定用途。所有這種改進(jìn)和變化都處于由所附的權(quán)利要求
確定的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，根據(jù)它們合法的和等同的范圍進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種用于樣本物質(zhì)分析的設(shè)備，其特征在于，包括a.用于從所述樣本物質(zhì)產(chǎn)生離子的離子源；b.至少兩個(gè)真空區(qū)域，其中，所述真空區(qū)域通過(guò)隔板彼此分離，其中，所述真空區(qū)域彼此連通，使得所述離子移動(dòng)穿過(guò)所述隔板；c.位于至少一個(gè)所述真空區(qū)域中的質(zhì)量分析器，所述質(zhì)量分析器具有入口軸線(xiàn)，沿著所述軸線(xiàn)，所述離子進(jìn)入所述質(zhì)量分析器；d.位于檢測(cè)器區(qū)域中的質(zhì)量分析器檢測(cè)器；e.至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件，包括入口端和出口端，所述多極離子導(dǎo)引件具有沿著所述至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件的至少第一部分延伸的第一離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)部分，以及沿著所述多極離子導(dǎo)引件的至少第二部分延伸的第二離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)部分，所述第二部分包括所述離子導(dǎo)引件出口端，其中，所述離子導(dǎo)引件連續(xù)地從一個(gè)真空區(qū)域延伸入至少一個(gè)隨后的真空區(qū)域，其中，所述離子從所述一個(gè)真空區(qū)域穿過(guò)所述至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件進(jìn)入所述至少一個(gè)隨后的真空區(qū)域并且到達(dá)所述出口端；f.用于將所述離子從所述離子源傳送入所述多極離子導(dǎo)引件的所述入口端的裝置；以及g.用于防止背景顆粒到達(dá)所述檢測(cè)器的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，用于防止背景顆粒到達(dá)所述檢測(cè)器的所述裝置包括所述第一離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)部分，所述第一離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)部分不與所述質(zhì)量分析器的所述入口軸線(xiàn)共軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子導(dǎo)引件第一軸線(xiàn)同軸于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)，使得所述傾斜或彎折部位于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)與所述質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的設(shè)備，其特征在于，所述質(zhì)量分析器入口軸線(xiàn)同軸于所述離子導(dǎo)引件出口軸線(xiàn)，使得所述傾斜或彎折部位于所述多極離子導(dǎo)引件中。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，用于防止背景顆粒進(jìn)入所述檢測(cè)器的所述裝置包括具有彎曲離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)的離子導(dǎo)引件，其中，所述離子導(dǎo)引件入口處的離子導(dǎo)引件軸線(xiàn)和所述質(zhì)量分析器的所述入口軸線(xiàn)不處于一條直線(xiàn)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述多極離子導(dǎo)引件包括至少兩個(gè)多極離子導(dǎo)引件區(qū)段。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空區(qū)域包括三個(gè)或更多的真空區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的設(shè)備，其特征在于，所述真空區(qū)域包括三個(gè)或更多的真空區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子源是電噴離子源或者大氣壓矩陣輔助的激光解吸離子源或者激光燒蝕離子源。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子源是輝光放電離子源或者中間壓力矩陣輔助激光解吸離子源或者激光燒蝕離子源或者電子離子化離子源或者化學(xué)離子化離子源。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述質(zhì)量分析器是四極質(zhì)量過(guò)濾器或者三維離子收集器或者磁性扇區(qū)質(zhì)量分析器或者具有軸向脈沖的時(shí)間計(jì)量質(zhì)量分析器或者具有垂直脈沖的時(shí)間計(jì)量質(zhì)量分析器或者具有軸向共振噴射的二維離子收集器。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述多極離子導(dǎo)引件包括四個(gè)極或六個(gè)極或八個(gè)極或多于八個(gè)的極。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的設(shè)備，其特征在于，所述極包括圓桿或平板。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述多極離子導(dǎo)引件包括具有堆疊環(huán)離子導(dǎo)引件的多個(gè)環(huán)。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于樣本物質(zhì)分析的設(shè)備，包括離子源；至少兩個(gè)真空區(qū)域，真空區(qū)域通過(guò)隔板彼此分離，真空區(qū)域彼此連通，使得離子移動(dòng)穿過(guò)所述隔板；位于至少一個(gè)真空區(qū)域中的質(zhì)量分析器；位于檢測(cè)器區(qū)域中的質(zhì)量分析器檢測(cè)器；至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件，包括入口端和出口端；用于將離子從離子源傳送入多極離子導(dǎo)引件的入口端的裝置；用于防止背景顆粒到達(dá)所述檢測(cè)器的裝置。其中將多極離子導(dǎo)引件配置成高效地傳送離子通過(guò)多極真空級(jí)，同時(shí)防止產(chǎn)生在離子源中以及沿著離子傳送路徑產(chǎn)生的背景顆粒到達(dá)檢測(cè)器，由此改善質(zhì)譜中的信噪比。
文檔編號(hào)H01J49/28GKCN202103011SQ200890100006
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2008年5月28日
發(fā)明者克雷格·M·懷特豪斯, 戴維·G·韋爾基 申請(qǐng)人:珀金埃爾默健康科學(xué)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan