具有带电材料输送腔室的离子迁移谱装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请要求于2013年3月18日提交的、名称为“具有带电粒子输送腔室的离子迀移谱(MS)装置”、申请号为N0.61/802，928的美国临时申请的权益，本申请通过引用的方式包含了该美国临时申请的全部。并且，本申请还要求于2013年7月31日提交的、名称为“具有带电粒子输送腔室的离子迀移谱装置”、申请号为N0.61/860，773的美国临时申请的权益。
【背景技术】
[0002]离子迀移谱(1n mobility spectrometry)涉及分析技术，该分析技术被用于分离和识别电离材料，例如，分子和原子。电离材料可以基于暴露于电场的载体缓冲气体(carrier buffer gas)的迀移率而在气相下被识别。因此，离子迀移谱(IMS)可以通过使材料电离并测量离子到达探测器的时间而从待检测的样品中识别材料。例如，IMS探测器使用了离子输送腔室，在离子输送腔室中，电场将电离的材料从腔室的入口驱动至腔室的出口。离子的飞行时间与其自身的迀移率有关，离子的迀移率与电离的材料的质量以及几何形状有关。MS探测器的输出功率可以通过波峰的高度相比于迀移时间的光谱直观地描绘出。在一些实施例中，MS探测器在高温下(例如，大于100°C (+100C ))运行。在其他实施例中，MS探测器在无需加热的情况下运行。頂S探测器可以应用于军事和安全，例如，检测药品、爆炸物等。MS探测器也可以应用于实验室分析，例如质谱测量的互补探测技术、液相色谱等。多段式的带电材料输送腔室经常会受到限制，包括费用高、装配复杂、维护频繁以及可靠性问题。目前还存在其他的基于具有连续导体或内部连续导电涂层的玻璃管或陶瓷管的单片式腔室，它们具有非均匀性和/或不稳定性电阻，这会降低检测质量。
【发明内容】
[0003]本发明描述的离子探测器组件包括带电材料输送腔室(例如，用于电离/反应和/或迀移区)、入口组件以及收集组件。所述带电材料输送腔室由大致绝缘材料和/或半导体材料形成。图案化电阻轨迹设置在所述带电材料输送腔室的内部面和外表面中的一者或者两者上。所述图案化电阻轨迹设置为连接至电能供应源。所述入口组件和所述收集组件与所述带电材料输送腔室流体连通。所述入口组件包括用于接收样品的入口、用于电离样品的反应室以及用于控制电离的样品进入所述带电材料输送腔室的门(a gate)。所述收集组件包括用于在电离的样品穿过所述带电材料输送腔室后收集电离的样品的收集盘。
[0004]这部分内容用于以简要的形式介绍本申请的观点，这种简要的形式在下文的说明书中将会进行详细的描述。这部分内容的目的并不是等同于本申请要求的关键特征或者必要特征，也不是用于确定本发明的保护范围。
【附图说明】
[0005]下文将参考附图对本发明进行详细的描述。在说明书和附图中的不同实施例中，相同的附图标记可能会代表类似的或者相同的部件。
[0006]图1是与本发明公开的实施例相一致的离子迀移谱(MS)系统的示意图，该离子迀移谱系统包括具有图案化电阻轨迹(a patterned resistive trace)的迀移腔室，该图案化电阻轨迹设置在迀移腔室的内表面。
[0007]图2是与本发明公开的实施例相一致的具有图案化电阻轨迹的迀移腔室的局部立体剖视图，该图案化电阻轨迹设置在迀移腔室的内表面。
[0008]图3是与本发明公开的实施例相一致的具有螺旋电阻轨迹(a helical resistivetrace)的迀移腔室的局部立体剖视图，该螺旋电阻轨迹设置在迀移腔室的内表面，图中以幻影的形式示出了迀移腔室的一部分以说明电阻轨迹的螺旋图案。
[0009]图4是与本发明公开的实施例相一致的设置在带电材料输送室(例如，图2中示出的迀移腔室)的内表面的电阻轨迹的图案的示意图，图中，电阻轨迹包括大于270°的多匝线圈，所述多匝线圈的方向至少大致垂直于所述带电材料输送腔室的纵向轴线，并且电阻轨迹的相邻线圈通过设置在带电材料输送腔室的内表面的跳跃部彼此串联。
[0010]图5是与本发明公开的实施例相一致的设置在带电材料输送室(例如，图2中示出的迀移腔室)的内表面的电阻轨迹的示意图，图中，电阻轨迹包括小于270°的多匝线圈，该多匝线圈的方向至少大致垂直于所述带电材料输送腔室的纵向轴线，并且电阻轨迹的相邻匝通过设置在带电材料输送腔室的内表面的跳跃部彼此串联。
[0011]图6是与本发明公开的实施例相一致的带电材料输送腔室的局部剖视图，该带电材料输送腔室具有设置在带电材料输送腔室外表面的图案化电阻轨迹和/或设置在带电材料输送腔室内表面的图案化电阻轨迹。
[0012]图7是与本发明公开的实施例相一致的用于制造具有设置在所述带电材料输送腔室内表面和/或外表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的方法的流程图。
[0013]图8是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的螺旋电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的第一速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的螺旋图案。
[0014]图9是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的螺旋电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的第二速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的螺旋图案。
[0015]图10是具有设置在与本发明公开的实施例相一致的所述带电材料输送腔室的内表面的多个螺旋电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的螺旋图案。
[0016]图1lA是具有设置在与本发明公开的实施例相一致的所述带电材料输送腔室的内表面的多个图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0017]图1lB是具有纵向设置在与本发明公开的实施例相一致的所述带电材料输送腔室的内表面的多个图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0018]图12是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的两个不同的速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0019]图13A是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的两个不同的速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0020]图13B是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的两个不同的速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0021]图14A是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的两个不同的速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0022]图14B是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，基片以与本发明公开的实施例相一致的两个不同的速度纵向前进，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0023]图15A是具有设置在所述带电材料输送腔室的内表面的第二螺旋电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，第二螺旋电阻轨迹设置在与本发明公开的实施例相一致的一级电阻涂层的上方，并且，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0024]图15B是图15A所示的带电材料输送腔室的端面剖视图。
[0025]图16是具有与本发明公开的实施例相一致的设置在带电材料输送腔室的内表面上的图案化电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部立体图，图中，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0026]图17是具有涂覆在所述带电材料输送腔室的内表面的并通过纵向电阻轨迹连接的一系列同轴电阻轨迹的带电材料输送腔室的局部剖视图，图中，纵向电阻轨迹与本发明公开的实施例相一致的带电材料输送腔室的相对的端部电连接，基片的一部分移动以示出电阻轨迹的图案。
[0027]图18是图17示出的带电材料输送腔室的等距视图。
[0028]图19是图17所示的带电材料输送腔室的侧视剖视图。
[0029]图20是与本发明公开的实施例相一致的与纵向电阻轨迹连接的多个电阻轨迹的示意图，图中进一步示出了多个电阻轨迹和纵向电阻轨迹的电阻。
【具体实施方式】
[0030]图1是分光仪系统的示意图，例如离子迀移谱(MS)系统100。虽然这里描述的是离子迀移谱(IMS)探测技术，应该注意的是，各种不同的光谱仪(spectrometers)能够从本发明公开的结构、技术以及方法中受益。这种公开的目的围绕并包括这些改变。离子迀移谱系统100可以包括光谱仪设备，该设备利用了不加热(例如，周围(环境或者房间)的温度)探测技术。例如，离子迀移谱系统100可以设置为轻型爆炸探测器。然而，应该注意的是，爆炸探测器仅仅是一个实施例，而并不会限制本发明。因此，本发明公开的技术可以用于其他的光谱仪结构。例如，离子迀移谱系统100可以设置为化学探测器。进一步地，在其他实施方式中，离子迀移谱系统100可以利用加热探测技术。例如，离子迀移谱系统100可以设置为温和感温探测器(a gently heated detector)、完全感温探测器(a fully heateddetector)等。离子迀移谱系统100可以包括探测器装置，例如，取样探测器(a sampledeteCtOr)102，该取样探测器102具有样品接收口以将待检测的样品材料(例如，颗粒)引入反应区/室。例如，取样探测器102可以具有入口 104，待取样的空气通过入口 104进入取样探测器102中。
[0031]在一些实施方式中，取样探测器102可以具有另一个装置，例如连接至入口 104的气相色谱仪(未示出)。例如，离子迀移谱系统100可以设置为气相色谱离子迀移谱仪(GC-頂S)