离子源和质谱仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型描述了用于质谱仪的离子源。离子源包括：离子漏斗，该离子漏斗包括在第一端处的第一开口和在第二端处的第二开口，所述第一开口被配置为接收中性分析物分子；电离设备，该电离设备被配置为对所述离子漏斗中的所述中性分析物分子进行电离。
【专利说明】离子源和质谱仪
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及用于质谱仪的离子源。
【背景技术】
[0002]质谱法(MS)是用于对样本进行定量元素分析的分析方法。样本中的分子(通常被称为分析物)被光谱仪基于它们各自的质量进行电离和分离。然后，分离后的分析物离子被检测并且样本的质谱被产生。质谱提供关于质量的信息并且在某些情况下还提供关于构成样本的各种分析物粒子的数量的信息。尤其是，质谱可以被用于确定分析物内的分子和分子碎片的分子重量。
[0003]分析物离子由离子源提供。用于通过质谱法进行分析的分析物离子可以由多种离子化系统中的任一种来产生。例如，大气压基质辅助激光解析电离(AP-MALDI)、大气压光电离(APPI)、电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)和电感耦合等离子(ICP)系统可以被用于产生质谱系统中的离子。
[0004]需要一种不受分析物的极性和种类影响的、具有更高电离效率的离子源。
实用新型内容
[0005]根据代表性实施例，一种离子源包括离子漏斗和电离设备，该离子漏斗包括位于第一端的第一开口和位于第二端的第二开口，所述第一开口被配置为接收中性分析物分子；该电离设备被配置为对离子漏斗中的中性分析物分子进行电离。
[0006]所述的离子源可以包括毛细管进样口，该毛细管进样口被配置为将所述中性分析物分子传送到所述第一开口。
[0007]在所述的离子源中，所述毛细管进样口可以与气相色谱仪流体连通。
[0008]在所述的离子源中，所述电离设备可以包括以下各项之一:电磁辐射源和电子源。
[0009]在所述的离子源中，所述电磁辐射源可以包括真空紫外辐射源。
[0010]在所述的离子源中，所述真空紫外源可以包括以下各项之一:微等离子真空紫外源、准分子真空紫外源、直流激励气体放电源、交流激励气体放电源、激光源。
[0011]在所述的离子源中，所述真空紫外源可以被放置成使得来自所述真空紫外源的光子与所述离子漏斗内的所述中性分析物分子相互作用。
[0012]在所述的离子源中，所述真空紫外源可以是第一真空紫外源，并且所述离子源还可以包括第二真空紫外源，所述第一真空紫外源和第二真空紫外源分别被放置为相对于所述离子漏斗的对称轴有一角度。
[0013]所述的离子源还可以包括第三真空紫外源和第四真空紫外源，所述第三真空紫外源和第四真空紫外源分别被放置成使得来自所述第二真空紫外源、所述第三真空紫外源和所述第四真空紫外源的光子与所述离子漏斗内的所述中性分析物分子相互作用。
[0014]在所述的离子源中，所述中性分析物分子可以是在与溶剂蒸气的混合物中或者在载气中提供的。[0015]在所述的离子源中，所述电离设备可以是第一电离设备，并且所述离子源还可以包括第二电离设备。
[0016]在所述的离子源中，所述第二电离设备可以包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第一电离设备不同于所述第二电离设备。
[0017]在所述的离子源中，所述第二电离设备可以包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第一电离设备与所述第二电离设备相同。
[0018]在所述的离子源中，所述电离设备还可以包括第三电离设备和第四电离设备。
[0019]在所述的离子源中，所述第三电离设备可以包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第四电离设备包括电磁辐射源和电子源中的一项。
[0020]在所述的离子源中，所述第一电离设备、所述第二电离设备、所述第三电离设备和所述第四电离设备可以是相同的。
[0021]在所述的离子源中，所述第一电离设备、所述第二电离设备、所述第三电离设备和所述第四电离设备中的至少一个可以是不同的。
[0022]根据另一种代表性实施例，公开了一种质谱仪，该质谱仪包括上述的离子源。
[0023]所述的质谱仪还可以包括与所述第一离子漏斗串列的第二离子漏斗，所述第二离子漏斗包括在第一端处的第一开口和在第二端处的第二开口，所述第一开口被配置为从所述第一离子漏斗的第二端接收分析物离子。
[0024]根据另一代表性实施例，公开了一种提供质谱系统中的离子的方法。该方法包括:将中性分析物分子引致离子漏斗的第一端；对离子漏斗中的中性分析物分子进行电离；并将分析物离子引导至离子漏斗的第二端。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]结合附图阅读以下详细描述可以最佳地理解本实用新型。图中的模块不一定是按比例绘制的。在可行之处，由相似的标号指代相似的模块。
[0026]图1示出了根据代表性实施例的MS系统的简化框图。
[0027]图2示出了根据代表性实施例的离子源的剖视图。
[0028]图3示出了根据代表性实施例的离子源的剖视图。
[0029]图4示出了根据代表性实施例的离子源的剖视图。
[0030]图5示出了根据代表性实施例的离子源的剖视图。
[0031]图6示出了根据代表性实施例的提供质谱系统中的离子的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032]术语定义
[0033]应当理解这里所使用的术语只是为了描述具体实施例的，而不希望是限制性的。所定义的术语不限于在本实用新型教导的【技术领域】内通常所理解和接受的所定义术语的技术和科学意义。
[0034]在说明书和所附权利要求中所使用的术语“一”和“这个”包括单数和复数指代含义，除非上下文清楚地说明了其它意思。因而，例如“设备”包括一个设备和多个设备。
[0035]如说明书和所附权利要求中所使用的，除了其普通的意思以外，术语“很大程度”或“在很大程度上”指的是有可接受的范围或程度。例如，“在很大程度上被消除”是指本领域技术人员将认为消除是可接受的。
[0036]如说明书和所附权利要求中所使用的，除了其普通的意思以外，术语“大约”指在本领域技术人员可接受的范围或量。例如，“大约是相同的”是指本领域普通技术人员将认为被比较的事物是相同的。
[0037]在以下详细描述中，为了说明而非限制，公开具体细节的代表性实施例被描述以提供对本实用新型教导的完整理解。关于公知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述可以被省略以避免模糊对示例性实施例的描述。然而，在本领域普通技术人员的理解范围内的系统、设备、材料和方法可以根据代表性实施例而被使用。
[0038]在代表性实施例中，离子源包括离子漏斗和电离设备。电离设备被配置为对在离子漏斗的第一端处被弓丨入的中性分析物分子进行电离。电离漏斗限制离子并将离子从第一端引导至第二端。离子最终被提供给MS系统的离子检测器。电离设备可以是电磁辐射源(例如光电离(PI)设备)、电子电离(EI)设备或者Penning电离设备。下面将更全面地描述，多个电离设备可以被用于离子源中，并且不一定是相同类型的电离设备。在某些实施例中，电离设备被设置在位于离子漏斗的第一端的第一开口附近或者离子漏斗的外部，而在另一些实施例中，电离设备被置于离子漏斗中。在任一种情况下，粒子束(例如光子、电子)被引向位于离子漏斗的第一端的中性分析物分子并对中性分析物分子进行电离以进行MS系统中的测量。
[0039]下面将更全面地进行描述，代表性实施例的离子源提供优于某些已知离子源的明显优势。例如，代表性实施例的离子源提供相对较高的通过离子漏斗的离子捕获和传送的效率。此外，离子漏斗中的较高气压和较低气流提供了相对较长的“驻留”时间，这促成了相对较高的分析物分子的电离效率。此外，因为分析物是在没有净电荷的情况下被引入离子漏斗的，并且是在固态或气态下，所以代表性实施例的离子源在很大程度上对影响公知液相色谱(LC)电喷雾电离(ESI)设备的电荷竞争和离子抑制是免疫的。
[0040]图1示出了根据代表性实施例的质谱仪100的简化示意图。该框图是以一种较普通的格式来绘制的，因为本实用新型的教导可以被应用于各种不同类型的质谱仪。伴随着这里所进行的描述，应当理解代表性实施例的设备和方法可以结合质谱仪100来使用。因而，质谱仪100是用于帮助实现对代表性实施例的设备和方法的功能和应用的更全面的理解的，而不希望成为对这些功能和应用的限制。质谱仪100包括离子源101、质量分析器102和检测器103。离子源101包括电离设备104，该设备被配置为对气体样本(图1中未被示出)进行电离并将离子提供给质量分析器102。关于电离设备104的细节在下面根据代表性实施例进行描述。质谱仪100的气态组件包括本领域普通技术人员所公知的设备并且不进行详细描述以避免模糊化对代表性实施例的描述。例如，质量分析器102可以是四极质量分析器、离子阱质量分析器或者飞行时间(TOF)质量分析器等等。
[0041]图2示出了根据代表性实施例的离子源200的透视图。离子源200可以被包括在上述质谱仪100中。离子源200包括具有第一端202和第二端203的离子漏斗201。在所描述的实施例中，进样口毛细管204被设置在第一端202处并且被连接到气相色谱(GC)柱(未被示出)或液相色谱(LC)柱(未被示出)。进样口毛细管204包括包含溶剂或载气的蒸气，所述溶剂或载气包含中性分析物分子205，所述分析物分子205被提供到第一端202处的离子漏斗中。下面将更全面地描述，中性分析物分子205是电中性的并且呈气态。
[0042]离子源200包括被置于离子漏斗201的第一开口 211附近的第一电离设备206以及可选的第二电离设备208。下面将更全面地描述，本实用新型的教导不局限于使用一个电离设备，而是可以使用多个电离设备。第一电离设备206和第二电离设备208用于对从进样口毛细管204产生的中性分析物分子205。
[0043]第一电离设备206发出入射到中性分析物分子205上的第一粒子束207且第二电离设备208发出入射到中性分析物分子205上的第二粒子束209。第一粒子束207和第二粒子束209呈现从第一电离设备206和第二电离设备208发射的类型的特征。本实用新型的教导构想第一电离设备206和第二电离设备208被配置为提供电磁辐射、电子、离子和亚稳原子中的一种或多种。因而，第一粒子束207和第二粒子束209可以是电磁辐射、电子、离子和亚稳原子中的一种或多种。本领域普通技术人员应当理解，电离的机制(例如Penning、X射线、光、电子撞击和尚子撞击)根据所需要的中性分析物分子205的谱信息被选择。在某些应用中，用于电离的一种或多种机制被考虑使用。
[0044]在代表性实施例中，第一电离设备206和第二电离设备208都是光电离(PI)设备。一般来说，可用的PI源包括但不限于共振灯、激光器(例如准分子激光器)、同步加速器、微等离子源、介质阻挡放电(DBD)准分子光子发生器、交流(AC)激励气体放电源和直流(DC)激励放电源。
[0045]在一个代表性实施例中，第一粒子束207或第二粒子束209或者这两个粒子束包括在电磁谱选择的VUV光子(一般是6eV-12.4eV)的真空紫外(VUV)区域中的光子，这些光子有足够的能量来对大多数化学物种进行电子激发和/或电离。真空紫外(VUV)光通常被定义为波长在100-200纳米范围内的光。
[0046]值得注意的是，大多数化学物种的电离能在8eV_lleV的范围内；一些常见溶剂的电离能为12eV或者12eV以上；并且有些化学物种的电离能为15eV或者更大。因而，第一粒子束207、第二粒子束209或者其两者的光子能可被选择来电离大多数分析物，但是不能电离某些溶剂或载气分子。对于本实用新型教导的很多可能的应用而言，第一和/或第二粒子束207，209的光子能被选择为在VUV范围的中间能量区域，例如10eV。
[0047]在某些实施例中，第一电离设备206和/或第二电离设备208可以是包括有窗或“无窗”光电离设备的VUV光电离设备。所谓的“无窗”光电离设备允许更多部分的光谱入射到样本上。例如，VUV电离源可以是以下共同所有的美国专利申请中的一个或多个中所描述的:James E.Cooley, et al.的美国专利申请公开 20110109226 “MicroplasmaDevice with Cavity for Vacuum Ultraviolet Irradiation of Gases and Methods ofMaking and Using the Same”;2011 年6月 28 日提交的“Windowless 1nization Device”,James E.Cooley, et al.(美国专利申请 N0.13/170，202);以及 2011 年 11 月 30 日提交的“1nization Device，，，James E.Cooley, et al.(美国专利申请 N0.13/307，641)。这些共同所有的专利申请和专利申请公开通过引用被合并于此。
[0048]所引用的Cooley等人的专利申请和专利申请公开是所谓的“微等离子设备”。这些设备产生等离子体离子、等离子体电子和光子。有时需要阻止等离子体离子和等离子体电子到达要被电离的中性分析物分子205，而只允许等离子体光子(例如VUV光子)入射到中性分析物分子上以引起电离。所引用的Cooley等人的专利申请被配置为只提供光子。本实用新型考虑采用这样的电离设备作为第一电离设备206或第二电离设备208或者这两者。
[0049]然而，不一定要使第一电离设备206或第二电离设备208或者其两者被配置为只允许光子入射到中性分析物分子205上。在某些实施例中，除了光子以外，例如包括等离子体的离子和/或电子也可以从第一电离设备206和/或第二电离设备208被引至中性分析物分子205以得到由于对中性分析物分子205的电离和裂解而产生的不同的谱数据。因而，根据代表性实施例，第一粒子束207和/或第二粒子束209可以包括离子(例如等离子体离子)来引起离子漏斗201中的化学电离(类似于上述APCI)。类似地，第一粒子束207和/或第二粒子束可以包括电子束。值得注意的是，电子电离(EI)被广泛地用作基准电离源，并且使用电子束作为第一粒子束207和/或第二粒子束将有效地生成特征裂解模式。有可能这种电离源将允许使用现有谱库。离子和/或电子可以来自于等离子源或者来自于其它源(即来自标准EI热灯丝发射的电子)。
[0050]离子漏斗201包括用于时间相关的静电场的电极(图2中未被示出)，用于将分析物离子限制在沿对称轴212的径向上并且用于将分析物离子210引导至在离子漏斗201的第二端203处的第二开口 213。电源(未被示出)被配置为将时间相关的电压(例如射频(RF)电压)的反向相位施加到电极上以在离子漏斗201中产生限制离子的电力场。在代表性实施例中，RF电压的频率(ω)通常在大约1.0MHz到大约100.0MHz的范围内。这个频率是用于实现在分析物的径向和质量范围内的高效粒子束压缩的多个离子引导参数中的一个。此外，直流(DC)电压也被应用并且产生在图2中所示的坐标系中的X方向上引导离子的电势差。
[0051]在操作中，中性分析物分子205被提供在离子漏斗201的第一开口 211处。第一粒子束207或第二粒子束209或者两者入射到中性分析物分子205上，中性分析物分子205被电离并形成分析物离子210。在离子漏斗201中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并且沿对称轴212在图2中所示的坐标系中的χ方向上推进分析物离子210。
[0052]将第一电离设备206和第二电离设备208放在第一开口 211附近而不是离子漏斗201中是示例性的而非必要的。电离设备可以被设置在相对于离子漏斗201的其它位置处，如图2中所示。例如，如图2中所示，第一电离设备206’和第二电离设备208’可以被放置在相对于离子漏斗201的其它位置处。在所示出的代表性实施例中，来自第一电离设备206’的第一粒子束207’穿过第一侧开口 214，该第一侧开口可以包括窗口或者是无窗式的。第一粒子束207’入射到中性分析物分子205上，中性分析物分子205被电离并形成分析物离子210。类似地，除了第一电离设备206’以外或者代替第一电离设备206’，第二电离设备208’可以被放置在相对于离子漏斗201的其它位置处。在所示出的代表性实施例中，来自第二电离设备208’的第二粒子束209’穿过第二侧开口 215，该第二侧开口可以包括窗口或者是无窗式的。第二粒子束209’入射到中性分析物分子205上，中性分析物分子205被电离并形成分析物离子210。
[0053]注意图2中所示的电离设备的数目和位置不是限制性的。两个以上的电离设备可以被设置在离子源200中。此外，电离源可以被设置在相对于离子漏斗201的其它位置处并且以图2中所具体示出的组合方式不同的组合方式被设置。最后，侧开口(例如第一和第二侧开口 214，215)的数目和位置由电离设备的数目和位置所决定。
[0054]在离子漏斗201中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并且沿对称轴212在图2中所示的坐标系中的χ方向上推进分析物离子 210。
[0055]除其它优点以外，离子源200还通过提供在离子漏斗201的第一端202处相对较长的“驻留时间”实现对中性分析物分子205的更大程度的电离。具体而言，在代表性实施例中，离子漏斗201被利用惰性“缓冲”气体(例如空气、氮气或其它合适的惰性气体)加压到大约I托至大约10托。与缓冲气体的碰撞阻碍中性分析物分子205向离子漏斗201的第二端203的推进(即，沿图2中所示的坐标系中的χ轴)。这些碰撞引起在第一粒子束207所对准的进样口毛细管204的输出附近的点附近或者在第一粒子束207和第二粒子束209汇合处的停滞。被注入或抽离漏斗的气体的流体动力以及漏斗内部的其它条件可以修改以影响中性分析物分子205在位于离子漏斗201上的进样口毛细管204的输出附近的驻留时间。在电离之后，离子漏斗201中的DC梯度电场用于分离出新形成的分析物离子210并迫使分析物离子210去往离子漏斗201的第二端203(即，沿图2中所示的坐标系中的χ轴)，并且因此去往位于与离子漏斗201并排放置的质量分析器(例如图1中所示的质量分析器102)。中性溶剂和/或缓冲气体分子最终被抽走。优点是如果第一粒子束207和/或第二粒子束209包括在VUV谱中的光子，则中性分析物分子205优先于其它物种(例如溶剂和/或缓冲气体分子)被电离。
[0056]图3示出了根据代表性实施例的离子源300的透视图。离子源300可以被包括在上述质谱仪100中。离子源300的很多方面与上述离子源200是通用的。因而，这些通用的方面不被进行详细描述以避免模糊对代表性实施例的描述。
[0057]离子源300包括具有第一端202和第二端203的离子漏斗201。在所示实施例中，样本探测器301被设置在第一端202处并且包括中性分析物分子205的固体样本302，中性分析物分子205在第一端202处被提供到离子漏斗201中。与中性分析物分子205 —样，固体样本302的分析物分子是电中性的。
[0058]在操作中，固体样本302被置于离子漏斗201的第一开口 211处。第一粒子束207或第二粒子束209或者两者入射到固体样本302上。包括固体样本302的中性分析物分子205被电离并形成分析器离子210。在离子漏斗201中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并且沿对称轴212在图2中所示的坐标系中的χ方向上推进分析物离子210。
[0059]将第一电离设备206和第二电离设备208置于第一开口 211附近或者在相对于离子漏斗201的其它位置处而非离子漏斗201 “内部”是示例性的而非必要的。而电离设备也可以被置于离子漏斗201内部，如图3中所示(被示为第一电离设备206’和第二电离设备208’)。第一粒子束207’或第二粒子束209’或者两者入射到固体样本302上。
[0060]包括固体样本302的中性分析物分子被电离并形成分析器离子210。在离子漏斗201中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并且沿对称轴212在图2中所示的坐标系中的χ方向上推进分析物离子210。
[0061]注意图2和图3中所示的电离设备的数目和位置不是限制性的。两个以上的电离设备可以被设置在离子源200，300中。此外，电离源可以被设置在相对于离子漏斗201的其它位置处并且以图2和图3中所具体示出的组合方式不同的组合方式被设置。此外，侧开口(例如第一和第二侧开口 214，215)的数目和位置由电离设备的数目和位置所决定。
[0062]图4示出了根据代表性实施例的离子源400的剖视图。离子源400包括上述离子源200。或者，如果固体样本302正在质谱仪中被分析，则离子源300可以代替离子源200被提供。包括(第一)离子漏斗201的离子源200的很多细节与以上在对图2中所示的代表性实施例的描述中所提供的是通用的。很多这些通用的细节不再被重复以避免模糊对当前所描述的实施例的描述。
[0063]离子源400包括第二离子漏斗401。第二离子漏斗401与离子漏斗201并排放置，并且包括在第一端403处的第一开口 402和在第二端405处的第二开口 404。第一开口 402被配置为接收来自第一离子漏斗201的第二端203的分析物离子210。第二离子漏斗401被设置以进一步限制分析物离子210并将分析物离子210提供给质谱仪的质量分析器(例如质量分析器102)。
[0064]第二离子漏斗401是一种公知的离子引导设备，并且通过应用在其中建立的时间相关的静电场，第二离子漏斗401被配置为将分析物离子210限制在对称轴212的径向范围内，并且将离子推向质量分析器(即，沿图4中所示的坐标系的χ方向)。例如，第二离子漏斗401可以是如2012年I月6日提交的共同所有的G.Perelman，et al.的标题为“Radio Frequency(RF)1n Guide for Improved Performance in Mass Spectrometers，，的美国专利申请13/345，392中所描述的。或者，第二离子漏斗401可以是如共同所有的Bertsch, et al.的标题为 “Converging Multipole 1n Guide for 1n Beam Shaping，，的美国专利申请公布20100301210中所描述的。又或者，第二离子漏斗401可以是如共同所有的 Crawford, et al.的标题为 “Mass Spectrometer Multipole Device” 的美国专利7，064，322中所描述的。这些所引用的共同所有的专利申请、专利申请公布和专利的公开内容具体地通过引用被合并于此。而且，其它公知的离子漏斗也可以被包括作为第二离子漏斗401。需要强调的是所引用的专利申请、专利申请公布和专利的离子引导设备仅仅是说明性的，并且在本领域普通技术人员的理解范围内的其它离子漏斗也可以被用作第二离子漏斗 401。
[0065]在操作中，中性分析物分子205被提供在离子漏斗201的第一开口 211处。第一粒子束207或第二粒子束209或者两者入射到中性分析物分子205上，中性分析物分子205被电离并形成分析物离子210。在离子漏斗201中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并且沿对称轴212在图4中所示的坐标系中的χ方向上推进分析物离子210。然后，分析物离子210被置于第二离子漏斗401的第一开口402处，进一步限制分析物离子210并推进这些离子通过第二开口 404以传送给质量分析器(图4中未示出)。
[0066]有利的是，包括第二离子漏斗401提供了另一差动泵浦级，从而离开第二开口 213的缓冲气体分子中的很多气体分子在它们能够穿过第二离子漏斗401并进入质量分析器(例如质量分析器102)或者可被用于将第二离子漏斗401耦接到质量分析器的任何其它离子光学设备之前被抽走。第二离子漏斗401内部的压力比第一漏斗内部的压力低大约10倍，所以第二开口 404向后续的高度真空区域提供降低的气体负载。
[0067]在代表性实施例中，第一离子漏斗201的对称轴212偏离第二离子漏斗401的对称轴406以使得分子没有从第一离子漏斗201的第二开口 213到第二离子漏斗401的第二开口 404的直线视线。关于将第一离子漏斗201的对称轴212偏离第二离子漏斗401的对称轴406的更多细节可以在共同所有的A.Mordehai, et al.的标题为“1n Funnel forMass Spectroscopy”的美国专利申请公开20110147575中找到。该专利申请公开具体地通过引用被合并于此。
[0068]图5示出了根据代表性实施例的离子源500的剖视图。离子源500可以被包括在上述质谱仪100中。离子源500的很多方面与上述离子源200，300是通用的。因而，这些通用的方面不再被详细描述以避免模糊对代表性实施例的描述。此外，当前所描述的代表性实施例涉及对在固态下的来自进样毛细管204的中性分析物分子205的电离。结合离子源500描述的原理同样可应用于对如结合图3所述的位于探测器上的固态样本的电离。
[0069]电离源500包括离子漏斗501，该离子漏斗501包括多个电极502。多个电极502可以是同心圆电极，例如以上所引用的Perelman, et al.的美国专利申请13/345，392中所描述的。此外，多个电极502、它们的配置和电连接可以是例如Smith，et al.的美国专利6，107，628和Kim, et al.的美国专利7，495，212中所描述的。Smith, et al.的专利和Kim, et al.的专利的相应的全部公开具体地通过引用被合并于此。
[0070]电极502被连接到电源/电压源(图5中未示出)，该电源/电压源被配置为将时间相关电压的反向相位应用于邻近的电极对502,从而产生围绕对称轴212的径向上的电力场。该电力场用于将分析物离子210限制在围绕对称轴212的径向上。
[0071]电源/电压源还可选择地被连接到连续的电极502以建立在第一端503和第二端504之间的直流(DC)电压。因而，DC电位降被建立在第一端503与第二端504之间以引起分析物离子210从离子漏斗501的第一端503到第二端504的漂移。
[0072]离子源500包括被置于离子漏斗501的第一端503处的第一开口 505附近的第一电离设备206以及可选的第二电离设备208。如上所述，本实用新型的教导不局限于使用一个电离设备，而是可以使用多个电离设备。第一电离设备206和第二电离设备208有效地对来自第一端503处的第一开口 505处的进样毛细管204的中性分析物分子205进行电离。
[0073]第一电离设备206发射入射到中性分析物分子205上的第一粒子束207并且第二电离设备208发射入射到中性分析物分子205上的第二粒子束209。第一粒子束207和第二粒子束209呈现从第一电离设备206和第二电离设备208发射的类型的特征。本实用新型的教导构想第一电离设备206和第二电离设备208被配置为提供电磁辐射、电子、离子和亚稳原子中的一种或多种。因而，第一粒子束207和第二粒子束209可以是电磁福射、电子、离子和亚稳原子中的一种或多种。如上所述，电离的机制(例如Penning、χ射线、光、电子撞击和离子撞击)根据所需要的中性分析物分子205的谱信息被选择。在某些应用中，用于电离的一种或多种机制被考虑使用。
[0074]在操作中，中性分析物分子205通过位于离子漏斗501的第一端503的第一开口505处的的进样毛细管204被提供。第一粒子束207或第二粒子束209或两者入射到中性分析物分子205上，中性分析物分子205被电尚并形成分析物尚子210。在尚子漏斗501中产生的时间相关的DC电场用于在相对于对称轴212的径向上压缩分析物离子210，并沿对称轴212将分析物离子210向离子漏斗501的第二端504处的第二开口 506推进(沿图5中所示的坐标系的X方向)。
[0075]图6示出了根据代表性实施例的提供质谱系统中的离子的方法600的流程图。方法600用以上结合图1?5所描述的离子源来实现。
[0076]在步骤601，该方法包括将中性分析物分子引入到离子漏斗的第一端。在步骤602，该方法包括对离子漏斗中的中性分析物分子进行电离以形成分析物离子。在步骤603，该方法包括将分析物离子引导至离子漏斗的第二端。
[0077]基于本申请，注意到这些方法和设备可以以保持本实用新型的教导的方式被实现。此外，各种组件、材料、结构和参数仅仅通过说明和示例的形式而非限制性地被包括。基于本公开，本实用新型的教导可以在其它应用中被实现，并且实现这些应用所需要的组件、材料、结构和设备可以被确定，同时仍然在所附权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种离子源，其特征在于包括: 离子漏斗，该离子漏斗包括在第一端处的第一开口和在第二端处的第二开口，所述第一开口被配置为接收中性分析物分子；以及 电离设备，该电离设备被配置为对所述离子漏斗中的所述中性分析物分子进行电离。
2.根据权利要求1所述的离子源，还包括毛细管进样口，该毛细管进样口被配置为将所述中性分析物分子传送到所述第一开口。
3.根据权利要求2所述的离子源，其中，所述毛细管进样口与气相色谱仪流体连通。
4.根据权利要求1所述的离子源，其中，所述电离设备包括以下各项之一: 电磁辐射源和电子源。
5.根据权利要求4所述的离子源，其中，所述电磁辐射源包括真空紫外辐射源。
6.根据权利要求5所述的离子源，其中，所述真空紫外源包括以下各项之一: 微等离子真空紫外源、准分子真空紫外源、直流激励气体放电源、交流激励气体放电源、激光源。
7.根据权利要求5所述的离子源，其中，所述真空紫外源是第一真空紫外源，并且所述离子源还包括第二真空紫外源，所述第一真空紫外源和第二真空紫外源分别被放置为相对于所述离子漏斗的对称轴有一角度。
8.根据权利要求7所述的离子源，还包括第三真空紫外源和第四真空紫外源，所述第三真空紫外源和第四真空紫外源分别被放置成使得来自所述第二真空紫外源、所述第三真空紫外源和所述第四真空紫外源的光子与所述离子漏斗内的所述中性分析物分子相互作用。
9.根据权利要求4所述的离子源，其中，所述电离设备是第一电离设备，并且所述离子源还包括第二电离设备。
10.根据权利要求9所述的离子源，其中，所述第二电离设备包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第一电离设备不同于所述第二电离设备。
11.根据权利要求9所述的离子源，其中，所述第二电离设备包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第一电离设备与所述第二电离设备相同。
12.根据权利要求10所述的离子源，其中，所述电离设备还包括第三电离设备和第四电离设备。
13.根据权利要求12所述的离子源，其中，所述第三电离设备包括电磁辐射源和电子源中的一项，并且所述第四电离设备包括电磁辐射源和电子源中的一项。
14.根据权利要求13所述的离子源，其中，所述第一电离设备、所述第二电离设备、所述第三电离设备和所述第四电离设备是相同的。
15.根据权利要求13所述的离子源，其中，所述第一电离设备、所述第二电离设备、所述第三电离设备和所述第四电离设备中的至少一个是不同的。
16.一种质谱仪，其特征在于包括权利要求1所述的离子源。
17.根据权利要求16所述的质谱仪，还包括: 与所述第一离子漏斗串列的第二离子漏斗，所述第二离子漏斗包括在第一端处的第一开口和在第二端处的第二开口，所述第一开口被配置为从所述第一离子漏斗的第二端接收分析物离子。
【文档编号】H01J49/16GK203386713SQ201220736265
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年1月27日
【发明者】艾德里安·兰德, 斯图尔特·C·汉森 申请人:安捷伦科技有限公司