99]用于从样本产生离子的电离源；以及
[0200]离子检测器；
[0201]其中，在使用中离子沿着离子光轴从电离源传播到离子检测器，仪器还包含:
[0202]真空罩，包括
[0203]包含微分离子迀移率装置的第一真空区域；以及
[0204]包含质量分析仪的第二真空区域；
[0205]抽吸装置，被配置成在第二真空区域中提供压力，第二真空区域中的压力比第一真空区域中的压力小；
[0206]将电离源连接到第一真空区域的离子入口，
[0207]其中第一真空区域在离子光轴上位于第二真空区域之前，以使使用中从样本产生的离子在质量分析之前经历微分离子迀移率分析。
[0208]关于第一方面，上面讨论了这样设置的优点。
[0209]适当地，其它方面的任意一个的任选的和优选的特征适用于该方面。
[0210]在又一方面中，本发明提供分析离子的方法，该方法包含以下步骤:
[0211](a)从电离源中的样本产生离子；
[0212](b)传递离子穿过离子入口到真空罩的第一真空区域中；
[0213](c)在第一真空区域中，在离子的质量分析之前进行离子的微分离子迀移率分析；
[0214](d)在微分离子迀移率分析之后，传递离子到真空罩的第二真空区域；以及
[0215](e)在第二真空区域中进行离子的质量分析。
[0216]适当地，其它方面的任意一个的任选的和优选的特征适用于该方面。
[0217]在另一方面，本发明提供微分离子迀移率单元(DMS单元)，该DMS单元包含在离子移动的方向中顺序布置的多个电极。典型地，DMS单元是细长的并且离子移动的方向与单元的纵轴对应。因此，优选在纵轴方向上顺序布置多个电极。适当地，DMS单元包括离子传输电场装置，其在使用中提供电压到所述多个电极以便产生促使离子穿过DMS单元的电场。
[0218]这种“分段电极”允许通过电场(作为气流的附加或替换)的作用使离子传输穿过DMS，如这里所论述。
[0219]在另一方面，本发明提供微分离子迀移率单元(DMS单元)，该DMS单元包含多个电极以及离子传输电场装置，离子传输电场装置在使用中向所述多个电极提供电压以便产生促使离子穿过DMS单元的电场。
[0220]另一有关方面提供离子分析光谱仪，该离子分析光谱仪包含如这里描述的DMS单元。适当地，光谱仪是质谱仪并且DMS单元位于质谱仪的真空隔室中。
[0221]本发明的任何一个方面可以与其它方面中的任何一个或以上结合在一起。而且，任意一个方面的任何任选的或者优选的特征可以适用于任何其它方面。
[0222]尤其，与方法或者使用有关的任选的特征可以适用于产品，反之亦然。
【附图说明】
[0223]本发明的实施方式以及图示了本发明的优点和/或实施的信息描述如下，仅关于附图举例说明，其中:
[0224]图1示出简化的DMS几何结构的示意图，该简化的DMS几何结构图示出由不对称周期波形的各种变型指示的离子运动，包括“锯齿形的”补偿电压；
[0225]图2示出用于执行微分迀移率光谱测定的电极设置；
[0226]图3示出电极的十二极设置以及用于偶极子场的归一化电压和等电势；
[0227]图4示出以Td为单位的E/N对以mbar为单位的压力的对数坐标图；
[0228]图5示出现有技术的DMS-MS，其附加到质谱仪的真空罩的外部；
[0229]图6是本发明的优选实施方式的示意图，其中将DMS器件安装在MS的第一抽吸级；
[0230]图7是用于形成穿过十二极DMS设置的合适的气流条件的圆锥形气体成形机的示意图；
[0231 ]图8是本发明的另一优选实施方式的示意图，其中DMS器件在MS的第一和第二真空隔室之间延伸；
[0232]图9是本发明的又一个优选实施方式的示意图，其中DMS器件在MS的第一抽吸级，并且电离源容纳在与MS的真空罩一体的电离源真空室中；
[0233]图10是又一实施方式的示意图，其中DMS单元在MS的第二抽吸级，并且电离源连接到MS的毛细管入口 ；
[0234]图11是由图2和3的十二极DMS几何结构得到的DMS光谱，具有5mm直径，30Torr ；
[0235]图12a和12b示出十二极DMS单元以及施加到每个电极的电压；12a示出偶极子场(RF或者DC)，12b示出四极场(RF或者DC);以及
[0236]图13a和13b是由偶极子场和四极场结合得到的DMS光谱。
【具体实施方式】
[0237]参考图1，示出了用于DMS分离的基本原理以及机构，该DMS分离基于依靠电场和压力的非线性离子迀移率。在形成在二个电极2之间的气流I中产生离子。将高频不对称波形3施加于两个电极中的一个。叠加到波形的是慢补偿DC电压4。不对称波形的频率通常跨度在几百KHz到?IMHz之间，而“锯齿形的”DC斜面4的频率<1Ηζ。当在环境压力下操作DMS时，不对称波形的幅值由在给定的电极形状内流动的气体的分解极限所限制，并且用于电场通常不超过3KVmm 1的平行板DMS系统。
[0238]仍然参考图1，离子的分离有可能使用基本上不同于纯矩形波形的波形。广泛使用基于作为时间函数的电压的准正弦变化的波形族；这些是双正弦曲线、限幅畸变的正弦曲线或者其他基本上矩形的波形。将不对称波形设计成使正极性脉冲的面积与负极性脉冲的面积匹配，A1=A20因此，对于与时间有关的电场的该特定设置，对电场以及压力中的变化不具有迀移率依赖性的离子将在零补偿电压下传送。波形由其占空比5来表征，通常定义为在波形周期T期间的短正极性脉冲Th的宽度。存在用于分离某些类型离子的最佳占空比。例如，当占空比为?0.33时，在DMS光谱中能最好地分离A和C类型的离子。B类型离子显示出更复杂的行为并且具有的在实验期间改变占空比的能力对增进仪器性能是必不可少的。
[0239]图1还示出了顺利穿过系统传输的稳定的离子轨迹6，以及命中顶部DMS电极7的第二离子轨迹。损失的离子7的成功传输要求施加到DMS电极的合适的补偿电压以补偿每波形周期引入的小平均位移dx 8。通过扫描补偿电压，具有依靠电场和压力的不同的非线性迀移率的离子连续传输穿过DMS间隙并且可以在连接到静电计的板上收集或者由质谱仪9(未示出)监视。
[0240]图2图示了用于被配置DMS器件的几种可能的电极配置。最普通的使用配置是平面的或平行板系统20，以及具有不同半径22的两个同心圆柱体的轴向设置。其他的配置包括关于中央轴同轴设置的电极的多极系统。在该例子中，示出了两个不同的十二极几何结构24和26。可以根据关系V = V0Cos (η Θ /2)施加电压V到每个电极以使用这样的多极产生偶极子场，其中η是场的阶数，在偶极η = 2的情况下Θ是电极关于系统的轴设置时的电极的角度，并且V。是输入电压，这限定了用于给定的内切半径的偶极子场的强度。图3示出了与用于十二极系统32的等势线30 —起的归一化偶极子场。可以使用相同的方程式引入高阶场，例如可以将四极场(η = 4)叠加到偶极子场以提供聚焦，类似于圆柱形FAMS布置的情形。
[0241]图4示出了压力减少为1-1OOmbar的压力范围时用于两个距离5mm的平行板电极之间E/N值的范围。例如，在Imbar的压力下，并且跨越5mm 25V，E/N的值为?200Td，远远超过环境压力下所实现的。如上所述，功率消耗显著降低并且可以使用高得多的频率，增强了穿过DMS沟道的传输。Paschen曲线预示了在用于故障发生的?Imbar下用于5mm间隔的?125V的上限压力。E/N的对应值为?lOOOTd。
[0242]图5示出现有技术中的仪器50，其中平面DMS 52从外部附连到质谱仪的前端。在DMS的前端静电喷雾54离子，并且通过气流56携带离子穿过高频不对称波形的DMS沟道，并且将滞后的锯齿形补偿电压施加到平面电极58。两个检测器板60位于DMS的后端，用于监视传输穿过器件的离子电流。在一个检测器板上的圆孔62允许离子穿过入口毛细管64进入MS，还设置了穿过DMS沟道的气体必要的滞后抽吸。在MS真空界面处入口毛细管的典型的流速为?ILmin \预限定了气体在DMS中的停留时间。离子进入MS的第一抽吸级66，通过真空栗68第一抽吸级66维持在压力P1，并且由中压RF透镜70引导离子穿过撇渣器或者孔72进入到第二真空室74，通过涡轮式分子栗第二真空室74维持在较低的压力P20当离子横穿多极器件76并且聚焦穿过最后的孔78进入到质量分析仪室80时，还通过与气体分子碰撞而引入冷却，通过附加的真空栗82质量分析仪室80维持在高真空状态下。使用四极质量过滤器(mass filter)84进行该例子中的质量分析，并且通过检测器监视离子以产生质谱，检测器通常为电子倍增器86。
[0243]图6的示意图图示了本发明的优选实施方式，其中DMS安装在质谱仪的第一抽吸级。在图示的DMS-MS仪器100中，在大气电离(API)源区域102中产生离子，并且穿过入口毛细管106将离子引入仪器104的第一抽吸级。通过旋转栗108维持仪器的第一真空室中的压力？丨并且约束(restrict1n) 110在?Imbar的压力，由管状压力计112指示。还设置抽吸穿过连接第一和第二真空室104、116的撇渣器或者孔114。通过在连接到旋转栗108的栗送管中安装的约束110来控制室104中的压力。
[0244]离子和周围气体，优选用于在电离源区域102中支撑气压的净化N2,以?ILmin 1的流速引入，这是用于入口毛细管的抽吸速率的典型值，入口毛细管具有0.5mm的内径和?1mm的长度。在静电喷雾电离源的特定情况下，通过在增加的温度下操作入口毛细管，将液滴和加合离子去溶剂化，温度范围从环境条件到250°C ο进入真空时，离子和中性粒子形成喷射并且圆锥形或者铃状的透镜118用于成型和指引气体流入包含DMS器件120的一组细长的电极。可以通过指引并且部分限制气体流动穿过DMS 120的电极使在经过入口到真空室的几mm的区域中遇到的离子损失最小化，其中由在真空中扩展的超音速射流形成持续的桶状冲击波。可以形成基本上层流的状态以传输离子穿过DMS并且指导那些离子朝向随后的离子光聚焦元件122。
[0245]在一定程度上抽吸第一真空室穿过DMS电极120，这允许控制气体流过节流阀110。离子光聚焦元件122，其可以是离子漏斗或者q阵列类型器件，接收遍布广泛面积的离子并且限制传递限定的离子束的离子运动以穿过撇渣器或者孔114进入到第二真空室116，第二真空室通过涡轮式分子栗124维持在较低的压力P2，如第二管状计量器126所测量的。在?10 3Hibar的压力下操作的八极或者任何其他多极器件128用于碰撞冷却并且还聚焦穿过孔130的离子束到第三真空室132中，并且用于检测质量分析过的离子138，第三真空室132连接到附加的真空栗134并且容纳质量分析仪136。
[0246]图7示出入口毛细管150以及用于限制冲击波并且指引气体朝向十二极DMS器件154的圆锥形元件152的简化示意图。通过圆锥形的气流成形机的进口直径与入口毛细管的进口直径匹配以及出口直径与圆柱形十二极的出口直径匹配实现气体进入真空的平滑过渡。
[0247]图8示出又一个优选实施方式，仪器包含容纳在质谱仪的真空室中的DMS器件。在该例子中，通过入口毛细管164采样在API源162中产生的离子并且将离子引入MS的第一抽吸级166