离子导引装置以及离子导引方法

离子导引装置以及离子导引方法
【专利摘要】本发明涉及离子导引装置以及离子导引方法。该离子导引装置包含：一组沿空间某一轴线分布的电极阵列，电源装置，提供大致沿该轴线的不对称的交流电场，该交流电场沿轴线做不对称的正负交替变化，以推动该电极阵列内的正离子流或负离子流的运动与交流电场的变化相对应，使得正离子流或负离子流以连续或半连续的方式进入离子导引装置，而以脉冲的方式沿轴线被逐出离子导引装置。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种离子导引装置以及离子引导方法，特别涉及一种在某一气压下将 入射离子流进行集束而以脉冲的方式逐出的离子导引装置以及离子导引方法。 离子导引装置以及离子导引方法

【背景技术】
[0002] 在质谱仪或者离子迁移谱仪中，对于以脉冲方式工作的离子分析器，需要的离子 流必须是脉冲式而非连续式的。比如，对于飞行时间质量分析器，进入飞行腔前的离子流应 该是脉冲式的，以与脉冲的加速电压相匹配。这也是飞行时间质谱经常与脉冲激光解析电 离源匹配使用的原因，因为后者可产生脉冲式的离子流。对于离子迁移谱仪，同样需要进入 迁移管的是脉冲离子流以与脉冲的迁移电压相匹配。但很多情况下，从离子源（比如应用最 为广泛的电喷雾离子源和电子轰击离子源）得到的离子流为连续式或者半连续式，这种离 子源不能直接与脉冲式离子分析器匹配使用，必须使用必要的离子集束装置来将连续式离 子流变成脉冲式离子流。但目前的离子集束装置，通常会损失灵敏度，而且都需要较复杂的 操作时序，所以电源和控制系统也较复杂。
[0003] 比如，对于飞行时间质谱仪或者离子迁移谱仪，传统的离子集束装置是Brenton 等在Rapid Commun. Mass Spectrom. 2007; 21:3093中的方法，简单设置一个离子门，该离子 门平时保持关闭状态，需要离子脉冲时，该离子门迅速开启再迅速关闭，以产生一个很短的 离子脉冲并将该脉冲逐出，相当于将离子流"切片"。但这种方法会损失两个"切片"之间的 大量离子，其结果是仪器灵敏度的降低。
[0004] 为了尽可能提高离子的利用效率，Chernushevich在Eur. J. Mass Spectrom. 2000; 6:471 中，以及 Hashimoto 在 J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006; 17:1669 中， 提出可以使用施加射频电压的多级杆来暂时囚禁离子，这种方法可以有效提高离子引入飞 行时间质量分析器的"占空比"，但该方法本质上仍是采用离子门，仍然需要按照一定的时 序来操作电压，所需提供的电源装置和控制系统也随之变得复杂。
[0005] 此外还有一些方法来形成离子集束，比如将离子流所在的空间电场分成几段来分 别设置，在前段将离子减速或者反向，在后段将离子加速，以使得离子互相靠近来形成离子 包；或者在离子经过的某段上设置一个减速区，当离子流通过时迅速地将该减速区电场去 掉，这样位于离子流前段的离子由于受减速作用而时间较长，速度较大地降低，被后段的离 子赶上，从而该离子流被压缩成团。但是这些方式有如下明显的缺点，例如，不仅需要高速 的操作时序，还要设置不同的空间电位，实现起来复杂；而且，这些方式都具有能量选择特 性，对入射能量相差较大的离子不能很好地进行集束；而且，这些方式都需要较高的真空度 来保证离子光学系统的稳定性，如果真空度较低，导致离子与背景气体分子的大量碰撞会 使得离子呈现迁移率选择特性，不同迁移率的离子将打乱脉冲序列。
[0006] 美国专利US6812453中提出一种用直流电压的行波方式来驱动的一种离子导引 装置，该装置不仅可以在较宽的气压范围内将离子流冷却、集束成脉冲离子流，而且离子在 被逐出时可获得基本相同的速度。但该装置中，每个电极的电压需要单独调节，电路和控制 系统也比较复杂。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的是设计一种离子导引装置和方法。该装置和方法可以使连续或者半 连续的离子流经过此装置后被冷却、集束，变成脉冲式离子流而引出。同时，该装置所需要 的机械结构以及电路简单。
[0008] 基于此目的，本发明的离子导引装置包括：一组沿空间某一轴线分布的电极阵列； 电源装置，提供大致沿所述轴线的不对称的交流电场，该交流电场沿所述轴线做不对称的 正负交替变化，以推动该电极阵列内的正离子或负离子的运动与所述交流电场的变化相对 应。使得所述正离子流或负离子流以连续或半连续的方式进入该离子导引装置，而以脉冲 的方式沿所述轴线被逐出。比如，当所述交流电场的场强在每个交流周期内对时间的积分 值为正值时，所述正离子流以脉冲式被逐出所述离子导引装置。
[0009] 本发明的离子导引方法包括：提供一组沿空间某一轴线分布的电极阵列的步骤； 提供大致沿该轴线的不对称的交流电场的步骤，该交流电场沿所述轴线做不对称的正负交 替变化，以推动该电极阵列内的正离子或负离子的运动与所述交流电场的变化相对应。使 得所述正离子流或负离子流以连续或半连续的方式进入该离子导引装置，而以脉冲的方式 沿所述轴线被逐出。比如，当所述交流电场的场强在每个交流周期内对时间的积分值为正 值时，所述正离子流以脉冲式被逐出。
[0010] 根据本发明的离子导引装置和方法，连续或者半连续的离子流在经过此装置后被 集束，能够变成脉冲式离子流而引出。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0012] 1、装置机械机构、电源系统和控制系统非常简单；
[0013] 2、脉冲式离子流的脉冲宽度、脉冲间隔可以任意调节，且调节方法简单，调节范围 宽；
[0014] 3、用途广泛，可应用于离子集束装置、离子导引装置、迁移率分析器、碰撞腔等多 种器件和装置；
[0015] 4、适用的气压范围广，其工作气压范围为l(T2Pa到105Pa，且适用的背景气体种类 多。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明，其中：
[0017] 图1为本发明的离子引导装置的主要构成部分的第一实施方式的结构和原理图。 其中（a)为离子引导装置的电极阵列的结构图，（b)为离子在轴线方向的轨迹示意图，（c) 为电场随时间变化示意图。
[0018] 图2为本发明第一实施方式的计算机仿真结果。其中（a)为较高气压（lOOPa)情 况，（b)为较低气压（IPa)情况。
[0019] 图3为本发明第一实施方式中的不对称的交流电场的变化例示意图。其中（a)为 方波，（b)为正弦波。
[0020] 图4为本发明的离子引导装置的主要构成部分的第二实施方式的示意图。其中 (a)为分段式四级杆形态的示意图，（b)为分立式圆环电极阵列形态的示意图。
[0021] 图5为本发明的离子引导装置的主要构成部分的第二实施方式的变化例示意图。 其中（a)为圆环电极阵列形态的示意图，（b)为多级杆形态的示意图。
[0022] 图6为本发明第三实施方式的示意图。其中（a)为结构示意图，（b)为施加电压的 随时间变化示意图。
[0023] 图7为本发明实施方式的第一应用例示意图。
[0024] 图8 ( a )为本发明实施方式的第二应用例示意图，（b )为该应用例的一个变化例。
[0025] 图9 ( a )为本发明实施方式的第三应用例示意图，（b )为该应用例的一个变化例。
[0026] 图10为本发明实施方式的一个组合应用例示意图。

【具体实施方式】
[0027] 本发明的离子导引装置的电极阵列的第一实施方式的结构示意图如图1 (a)所 示。该电极阵列的电极个数大于等于2,且由沿一轴线(设为z轴）分布的等径圆环阵列组 成。该轴线例如为非直线。在每个圆环上施加电压，以在圆环阵列内部形成如图1 (c)所 示的不对称的交流电场分布。所谓不对称的交流电场是指其场强在每个交流周期内对时间 的积分值不为〇。例如，在一个交流周期内，正电场(设为沿Z轴正方向的电场)与负电场(设 为沿z轴负方向的电场）的强度相等，但正电场的持续时间与负电场持续时间不同；或者在 一个交流周期内，正电场与负电场的强度不相等，而它们的持续时间不同等。在该实施例中 的交流电场为一不对称方波，在每个周期内，正电场(设为沿Z轴正方向的电场）与负电场 (设为沿Z轴负方向的电场)的强度相等，但正电场的持续时间略长于负电场持续时间，即该 方波的占空比略大于50%。该情况下，电场强度在每个交流周期内对时间的积分值为正值。 在相对较高气压下，离子会呈现电场和背景气体共同作用下的迁移率特性，即、离子的运动 速度与电场强度成正比关系。所以，进入该圆环电极阵列的离子，该实施例中为正离子，将 在该不对称方波的作用下来回往复运动，但由于正电场对时间的积分大于负电场对时间的 积分，因此离子总体上会向正方向不断迁移，即在z轴向上呈现出如图1 (b)所示的轨迹。 如果在该圆环电极阵列的末端设置检测器，会发现原本连续进入的离子在经过该电极阵列 后，被压缩集束而以脉冲的方式逐出。这是因为离子具有往复运动特性，而且由于该交流 电场的占空比只是略大于50%，例如55%，因此离子在每个周期内只往前运动很小的一段距 离，即图1 (b)中的Λζ，而离子只有在每个正电场周期的末尾，即图1 (c)中的At时间 段内，才有可能碰到检测器而被检出。所以，原本连续逐出的离子流，经过该装置后在时间 上被压缩在At内脉冲逐出，即离子被集束。由此，相邻两个离子脉冲的间隔时间就是交流 电场的一个周期。而离子被压缩的程度(相当于脉冲宽度）取决于的设置，即取决于该 方波的占空比接近50%的程度。所以，只要施加合适的电场波形，设置该电场的周期和占空 t匕，就可以任意调节离子脉冲的宽度和脉冲间隔时间。
[0028] 以上情况是对于正离子来说的，对于负离子情况则相反。例如，施加的不对称交流 电场需满足电场强度对时间的积分小于〇,就可以实现负离子以脉冲离子流方式出射。
[0029] 在所述第一种实施方式中，电路装置非常简单。由于是低频的交流电场(频率通 常不超过几十k )，且幅值很低（典型值为几十伏或者上百伏)，因此只需要提供一个直流电 源和一个低速数字开关即可，而圆环阵列上的电位梯度可用一串相同的分压电阻来简单实 现。不需要任何实时的时序控制。
[0030] 图2是采用本发明第一种实施方式，对离子流在不同气压下的计算机仿真结果。 其中图2 (a)是气压为lOOPa的情况，这种气压适用于离子迁移谱分析。仿真中，大量的 离子在30毫秒内被连续放入该装置，横轴代表离子到达检测器时间，纵轴是离子强度。通 常迁移谱的分析时间（即通过迁移管的时间）在毫秒级，所以将该交流电场的周期设为1毫 秒。从图中结果可见，离子到达检测器的时间被脉冲化了，两个脉冲的间隔即为1毫秒，脉 冲的宽度在0.1毫秒左右，即实现了离子的有效集束。图2 (b)是气压为IPa的情况，离子 依旧可以被很好的集束，图中离子脉冲的间隔为1〇〇微秒，脉冲宽度在10微秒左右，这种气 压和脉冲间隔，一般适用于飞行时间质谱的分析。该装置所适用的气压范围，一般在离子表 现出较强的迁移率特性的范围，比如从〇. IPa到大气压。对于更低的气压，比如l(T2Pa，此 时离子与背景气体的碰撞减少，迁移特性已不明显，如果要获得较好的集束效率，需要对离 子进入该装置时所处所述交流电场的相位进行调制，使得大部分离子在基本相同的相位入 射。另外，仿真结果表明，对于不同种类的背景气体，比如空气、氦气、氩气等，该装置和方法 都有很好的集束结果。同时为了减少离子在装置中的传输损失，可以在相邻圆环电极上施 加不同相位(简单情况下可用反相）的射频电压以在径向上束缚离子。
[0031] 图3是本发明的第一实施方式的变化例，该变化例给出了更多不对称的交流电场 的实施方式。如图3 (a)中，交流方波的正负电场使用50%的占空比，但正电场幅值略高于 负电场，所以整个方波场强对时间的积分仍然大于〇,仍然可以实现离子在往复运动基础上 的向前运动，因此也有同样的集束效果。该电场也可以用其它波形，比如图3 (b)所示的正 弦波，也可以使用锯齿波、三角波、不规则波形或者各种波形的组合。对于需要出射正离子 情况，只要保证波形中每个周期内场强对时间积分值为正值即可，对于需要出射负离子的 情况则相反。另外也可以在时间上改变波形，比如在某时间段内为周期性对称波形，在下一 个时间段内为所述非对称波形；或者在阵列的不同位置改变波形，比如在某段位置为对称 波形或者直线电场波形，另外一段位置为所述非对称波形。
[0032] 图4是本发明的第二实施方式。本实施方式表明可采用多种形式的电极阵列。比 如使用图4(a)的分段四级杆阵列，仍然采用与第一实施方式相似的不对称的交流电场施加 方式，也可以实现离子集束。除了四级杆阵列，其它多级杆阵列，比如六级杆、八级杆、十二 级杆阵列等，只要能产生实质多极场（即主要成分为多极场的电场)，也都可以采用。相比于 环形电极，采用多级杆可以获得更好的离子聚焦效果，但同时会有一定的质量歧视效应。这 里把多级杆分段只是为了便于施加轴向的交流电场，如果采用合适的技术，比如在杆的部 分长度上镀上电阻膜，膜的两端施加交流电场等，即可以不用分段的阵列而采用单多级杆 来简化结构。最简单的情况，可以采用前后两块平板作为电极，在极板上开孔作为离子引入 和引出口，同时在极板间施加所述交流电场，也可将离子集束，但这种情况下较难保持高的 传输效率。
[0033] 图4 (b)给出一种分段式圆环电极阵列的结构，这种结构可以有更灵活的电场施 加方式。比如交流电场和径向的射频束缚电场按照第一实施方式中的方法施加，但在每个 圆环的不同分段之间叠加一个直流偏置，这样离子可以在径向上被挤压到圆环的一侧，相 当于在把离子集束的同时也实现了聚焦，而且没有质量歧视。
[0034] 图5是本发明第二实施方式的变化例。该变化例表明电极阵列的场半径、阵列间 距等都可以变化。图5 (a)的装置外形与美国专利US6107628中的离子漏斗基本相同，后 级为半径逐渐缩小的圆环阵列，该结构可以实现较好的离子聚焦，但在离子漏斗中，轴线方 向上依靠一个恒定的直流场以推动离子向前，本变化例采用不对称交流场，可以在聚焦的 同时实现离子集束。同样的，该变径的圆环阵列也可以被多级杆代替。图5 (b)中采取了 电极阵列间距逐渐改变的分段四级杆阵列，这种方式一般是为了形成特定的射偏电场来满 足需要。
[0035] 图6是本发明的第三种实施方式。该实施方式表明所施加的轴向交流电场可以是 不均匀场，或者是均匀的轴向交流电场叠加一个轴向电场。这种情况下，交流电压的施加方 式被大大扩展了。比如采用图6 (a)所示的四级杆装置，该四级杆的杆半径前大后小，如果 杆上施加一个正电位，在四级杆中心的电位将会沿轴线正方向逐渐降低，所以可以使用如 图6 (b)所示完全对称的交流电场，离子在往复运动的同时，仍然会被四级杆中心的电位梯 度推动向前，而对称的交流电场可使得电路系统更加简单。特别地，如果四级杆上施加射频 电压，射频电压也可以形成一个射频的势垒梯度，这个梯度也会使得离子往前运动。所以甚 至采用场强对时间积分小于〇的不对称交流电场，都可以实现正离子向前运动并集束。（实 现轴线方向上叠加直流电场的方式有很多种，比如增加补偿电极，或者增加前后端盖电极， 或者采用不对称电极结构等，又比如采用图5 (b)中的方式，也很容易实现轴向上叠加一个 直流电场或者射频势垒梯度电场。总之，只要施加轴向交流电场，并实现离子轴向方向上在 往复运动基础上的向前运动，无论再叠加何种其它电场和电极结构，都在本发明的保护范 围之内。
[0036] 图7给出了本发明实施方式的一个应用例。图7中为一台典型的四级杆-正交飞 行时间质谱仪，将本发明的装置放置到碰撞腔后面，作为离子在进入飞行时间质谱前的集 束器。在一个典型分析过程中，离子从离子源1产生，经过大气压接口 2和离子引导装置3， 以连续离子流的方式进入第一级四级杆4,母离子被该四级杆选出，进入碰撞腔5撞碎(该 例中碰撞腔为多级杆碰撞腔)，产生多种子离子，子离子流经过本发明所述的装置6,被调整 成脉冲离子流，由于碰撞腔的典型工作气压为几个mtorr，因此脉冲离子流的初始速度很 小，不同的子离子离开该装置时具有基本相同的初始速度。将飞行腔7中的推斥电极8的 频率与子离子流的脉冲频率相匹配，即可使得几乎100%的离子被检测器9接收到。如果不 采用本发明的装置，通常最多只有20%左右的离子可以被检测。
[0037] 上述应用例中，飞行时间质谱仪可以是正交式的，也可以是直线式的。而且不仅仅 是飞行时间质谱，其它质谱仪中只要需要脉冲离子流的，都可以搭配该装置使用。比如，可 以将该装置作为离子阱质谱或者傅里叶变换类质谱（回旋共振质谱仪、轨道阱质谱仪等）的 前级装置，将离子集束后在进入分析器，以提高分析的占空比或者提高注入效率。
[0038] 图8给出了本发明实施方式中的第二应用例，该例中可直接将所述装置作为碰撞 腔使用。此时可将本装置按照图8 (a)所示分成两段10和11，所施加电场也如图中所示， 10段施加方向不变的直流电场，11段施加不对称交流电场（U-z图中虚线表示该交流电场 处于负值时的电位分布，实线为正值时分布)，这样离子可在10段被撞碎解离，在11段被集 束而脉冲逐出，以被飞行时间质谱仪或者其它质谱仪进行质量分析。该装置作为碰撞腔还 有一个好处，即增加了离子在碰撞腔内的行进路径，因此可以提高解离效率；而在同样解离 效率的基础上，可以采用更短的碰撞腔，这样就缩短了仪器尺寸。甚至可以采用如图8 (b) 所示的弯曲结构12,可以进一步缩短仪器尺寸，便于实现仪器的小型化和便携化。图8 (b) 还表明，该装置后端尽管在搭配脉冲式质量分析器时可提高分析占空比，但采用图中的四 级杆式连续质量分析器13和检测器14也是可能的，只是这时要把四级杆13的扫描频率跟 离子被碰撞腔12脉冲逐出的频率相匹配。还有，如果把碰撞腔的概念扩大到对电喷雾产生 液滴的碰撞，即将该装置放置于电喷雾离子源后级时，可以增加喷雾小液滴或者离子簇的 行进路径，从而实现更高的去溶剂化效率和解簇效率，提高进入后级的离子数量。
[0039] 图9 (a)和（b)给出了本发明实施方式中的第三应用例及其变换例，它们表明本发 明的所述装置可与离子迁移谱类仪器联用或者本身作为离子迁移谱分析器使用。比如，如 图9 (a)所示，可将本发明的装置6设置于离子迁移管15之前，所施加电场如图9 (a)中 所示，6段施加不对称交流电场（U-z图中虚线表示该交流电场处于负值时的电位分布，实 线为正值时分布)，15段施加直流电场，将从离子源产生的连续离子流集束，以脉冲方式进 入离子迁移管15进行分析。事实上，本发明本身也可作为离子迁移管使用，但由于对不同 迁移率的离子其迁移距离不同，一定程度上降低了分辨率，但另一方面，由于其离子往复运 动特性可以保证较长的迁移距离，因此总体上仍能取得较好的分辨率。作为该装置6与离 子迁移管15联用的变换例，该装置6还可以与其它离子迁移率分析器联用，比如如图9(b) 所示，将该装置6放置于差分离子迁移率分析器16 (DMA)之后。通常DMA16较难与飞行时 间类仪器联用的原因是因为DMA以连续方式出射离子，与飞行时间不匹配。而采用该装置 6后，DMA将很容易与飞行时间质谱联用，这样就大大扩展了 DMA的应用范围。另外，也可以 将该装置6放置于DMA16之前，还可以将该装置6与非对称场离子迁移谱仪（FAMS)联用。
[0040] 图10中给出了一种组合式的应用方式，即将该装置分成三段17、18和19,第一段 17和第三段19都作为碰撞腔，第二段18作为迁移管。母离子进入第一段17后被撞碎解离 产生第一代子离子，同时子离子被集束进入下一段18,这一段的电场强度保持正向，使得不 同的子离子按照迁移率在时间上分开，不同的子离子依次进入第三段19进行再一次碰撞 解离，产生第二代子离子，然后第二代子离子被集束进入飞行时间质谱进行质谱分析。从时 间序列上可分辨第二代子离子分别对应的第一代子离子。这种组合方式实现了理论上没有 灵敏度损失的三级质谱分析，定性能力和定量能力都大为提高。
[0041] 以上示例性的描述了本发明的实施例、应用例和各种变化例，本领域专业内人士 可在以上的较佳实施例和变化例的基础上进行各种组合和替换，得到各种变化结构，但是 这些变化结构都涵盖在本发明由权利要求书所定义的保护范围内。除此以外，其它基于本 专利
【发明内容】
，但对专业内人士只需做细小改变、易于实现的变体，也在该专利内容保护范 围之内。
【权利要求】
1. 一种离子导引装置，其特征在于，包含： 一组沿空间某一轴线分布的电极阵列， 电源装置，提供大致沿所述轴线的不对称的交流电场，该交流电场沿所述轴线做不对 称的正负交替变化，以推动该电极阵列内的正离子流或负离子流的运动与所述交流电场的 变化相对应，使得所述正离子流或负离子流以连续或半连续的方式进入所述离子导引装 置，而以脉冲的方式沿所述轴线被逐出所述离子导引装置。
2. 如权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，当所述交流电场的场强在每个交 流周期内对时间的积分值为正值时，所述正离子流被逐出所述离子导引装置；当所述交流 电场的场强在每个交流周期内对时间的积分值为负值时，所述负离子流被逐出所述离子导 引装置。
3. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列为环形电极阵列。
4. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列为实质多极场电 极阵列。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述实质多级场电极阵列为沿所述轴线 的分段式实质多级杆。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多级杆包括在沿杆的轴线上产生交 流电场的装置。
7. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述交流电场场强的波形为方 波。
8. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述交流电场场强的波形为正 弦波。
9. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述交流电场场强沿所述轴线 的分布为非均匀场。
10. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列中的至少部分电 极上叠加彼此间有相位变化的射频电压以提供对离子的径向束缚。
11. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列上叠加沿所述轴 线周期性变化的直流电压以提供对离子的径向束缚。
12. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列包含的电极个数 大于等于2。
13. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述轴线为非直线。
14. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电极阵列的电极单元与所 述轴线的距离沿所述轴线变化。
15. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，其工作气压范围为l(T2Pa到 105Pa。
16. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是飞行时间 质量分析器的前级装置，该离子导引装置将离子集束后以脉冲方式进入位于所述飞行时间 质量分析器的飞行腔之前的离子加速区域。
17. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是离子阱质 量分析器的前级装置，该离子导引装置将离子集束后以脉冲方式进入所述离子阱质量分析 器的离子阱。
18. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是傅里叶变 换类质量分析器的前级装置，该离子导引装置将离子集束后以脉冲方式进入所述质量分析 器。
19. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是离子迁移 率分析器的前级装置，该离子导引装置将离子集束后以脉冲方式进入所述离子迁移率分析 器的迁移管。
20. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是差分离子 迁移率分析器的后级装置，该离子导引装置将从所述差分离子迁移率分析器连续出射的离 子集束后以脉冲方式引出。
21. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述装置是串级质谱的碰撞 腔。
22. 根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是离子迁移 率分析器。
23. -种离子导引方法，其特征在于，包含： 提供一组沿空间某一轴线分布的电极阵列的步骤； 提供大致沿该轴线的不对称的交流电场的步骤，该交流电场沿所述轴线做不对称的 正负交替变化，以推动该电极阵列内的正离子或负离子的运动与所述交流电场的变化相对 应，使得所述正离子流或负离子流以连续或半连续的方式进入所述离子导引装置，而以脉 冲的方式沿所述轴线被逐出所述离子导引装置。
24. 如权利要求23所述的离子导引方法，其特征在于，当所述交流电场的场强在每个 交流周期内对时间的积分值为正值时，所述正离子流被逐出；当所述交流电场的场强在每 个交流周期内对时间的积分值为负值时，所述负离子流被逐出。
25. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列为环形电极阵列。
26. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列为实质多级杆电极阵列。
27. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述交流电场的波形为不对称方波、不 对称正弦波、不对称三角波，或该三种波形的组合，或该三种波形与对称波形的组合。
28. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列的至少部分电极上叠加 彼此间有相位变化的射频电压以提供对离子的径向束缚。
29. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述轴线为非直线。
30. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列的电极单元与所述轴线 的距离沿所述轴线变化。
31. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列是飞行时间质量分析器 的前级装置，将离子集束后以脉冲方式进入所述飞行时间质量分析器的飞行腔前的离子加 速区域。
32. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列与离子阱质量分析器联 用，将离子集束后以脉冲方式进入所述离子阱质量分析器的离子阱。
33. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列与傅里叶变换类质量分 析器联用，将离子集束后以脉冲方式进入该质量分析器。
34. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列与离子迁移率分析器联 用，将离子集束后以脉冲方式进入所述离子迁移率分析器的迁移管。
35. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列与差分离子迁移率分析 器联用，将从该分析器连续出射的离子集束后以脉冲方式引出。
36. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列是离子碰撞腔，以提供串 级质谱分析。
37. 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电极阵列直接作为一种离子迁移 率分析器使用。
【文档编号】H01J49/06GK104112642SQ201310136304
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】张小强, 孙文剑 申请人:岛津分析技术研发（上海）有限公司