改进的离子导向器的制造方法_2

文档序号:8324018阅读:来源:国知局
四个RF电极(即,一个四极杆)。作为实例,该离子导向器可以具有总计两个、四个、六个或八个RF电极。该离子导向器可以是例如四极杆、六极杆或八极杆。
[0024]优选地,在平面式表面上每个电极安排中提供多个DC电极。
[0025]优选地,每个RF电极具有至少一个被安置为与其相邻的但间隔开的DC电极。
[0026]优选地,在该电极安排中或在每个电极安排中提供至少两个RF电极和至少一个DC电极。在某些优选的实施例中,在该电极安排中或在每个电极安排中提供至少两个RF电极和至少两个DC电极。在特别优选的实施例中,在该电极安排中或在每个电极安排中提供至少两个RF电极和至少三个DC电极。例如,可以在该电极安排中或在每个电极安排中提供两个RF电极和三个DC电极,任选地安排为使得这两个RF电极具有一个位于它们之间的DC电极并且每个RF电极具有一个在其外部的DC电极(相对于该离子光轴)。
[0027]将理解的是,在表面上的对应的电极安排中的这些电极并不彼此电接触。而是,剩余一部分电介质表面暴露在一个电极安排中的这些相邻的电极之间,以便它们不电接触。
[0028]在优选的实施例中,提供第一此种电极安排,即,如在此描述的,并且存在与该第一此种电极安排间隔开的、优选与之平行的第二此种电极安排。优选地,该第一此种电极安排的这些电极面向该第二此种电极安排的这些电极并且该离子流动路径被安排在该第一与第二此种电极安排之间,优选是在其间等距的。该第一和第二此种电极安排总体上可以各自包括N个具有交变RF相位的RF电极(N = 2、3、4或更高),从而形成一个2N极性多极杆场(N = 2四极杆,N = 3六极杆,N = 4八极杆,等等)。优选地,该第一此种电极安排和该第二此种电极安排一起形成一种多极杆电极安排。因此,每个电极安排优选被提供在一块单独的电介质材料上如一块单独的印刷电路材料并且每一块电介质材料从而承载整个多极杆电极安排的一半电极。在一种类型的实施例中,在该第一与第二此种电极安排之间的间隙优选是至少1mm、或至少3mm、或至少5mm。最优选地,该间隙是2至10mm。然而,该离子导向器可以在尺寸上按比例增大或减小至少一个数量级以适合要求的应用。例如,小型化可以使得该离子导向器作为一种微型系统装置来制造。总体上,在该第一与第二此种电极安排之间的间隙比在使用中沿着该离子路径行进的离子束的高度大出约2至3倍。在电极之间的电介质表面的暴露部分可以处于所述一个或多个凹槽的形式,即该凹槽形成在这些相邻的电极之间的电介质表面部分中。可以在每个RF电极同与其相邻的电极之间(例如,DC电极)提供一个或多个凹槽。这增加了在相邻电极之间的跟踪(tracking)距离并且增加了该开放式电介质表面的遮蔽。
[0029]至少一个、优选每一个DC电极可以是在该离子光轴的方向(轴向方向)上分段的(即,以多个区段提供),其中在该DC电极的区段之间的间隙的尺寸被尽可能最小化(优选〈0.15mm,或〈0.10mm,或〈0.05mm)和/或此种间隙被形成为在该电介质表面中的凹槽。此种小间隙是可能的,因为在相邻的DC电极区段之间的电压是相当小的,典型地〈1-2V。
[0030]该离子导向器可以形成以下离子光学装置中的一种或多种:离子阱、质量分析器(即,滤质器)、碰撞室、破碎室、离子迀移光谱仪、离子传输多极杆、和离子漏斗。因此,本发明还提供一种离子光学装置,该装置包括该离子导向器,其中该离子光学装置是选自离子讲、质量分析器、碰撞室、破碎室、离子迀移光谱仪、离子传输多极杆、和离子漏斗。
[0031]该离子导向器可以是直的线性的或曲线的(S卩,弯曲的)线性离子导向器。它可以是S形状的离子导向器。在这种情况下,该离子导向器可以包括至少一个直的线性或曲线的线性RF电极。该曲线的线性离子导向器可以是,例如,弯曲的线性离子阱或弯曲的传输多极杆。
[0032]该离子导向器可以具有侧壁,这些侧壁封闭在这些平面式电介质表面之间的空间。这使得实现在这些平面式电介质表面之间的空间的气体填充,例如用于离子的碰撞冷却或用作碰撞室和用于离子破碎。这些侧壁可以是弯曲的,任选地其中这些侧壁中的至少一个具有在其中的一个孔用于使中性种类或液体穿过。
[0033]以下参考附图进一步描述以上特征。
[0034]附图清单
[0035]图1示出了处于一种四极RF离子导向器形式的根据本发明的一个实施例的示意性截面图。
[0036]图2示出了根据本发明的另一个实施例的示意性截面图。
[0037]图3示出了根据本发明的离子导向器的一个实施例中的不稳定离子的运动。
[0038]图4示出了处于弯曲RF离子导向器形式的根据本发明的又另一个实施例的剖视图,其中为了清晰起见,上部PCB和电极显示为被移除。
[0039]图5示出了处于弯曲RF离子导向器形式的根据本发明的另外一个实施例的另一个剖视图,其中为了清晰起见,上部PCB和电极显示为被移除。
[0040]本发明的实施例的详细说明
[0041]为了进一步帮助理解本发明,但不限制其范围,以下参考附图描述本发明的不同示例性实施例。
[0042]参见图1,示出了根据本发明的RF离子导向器的实施例的示意性截面图,其中尺寸的实例以毫米(_)表示。该离子导向器包括一个第一平面式印刷电路板(PCB) (2)和与其间隔开的一个第二平面式PCB(4)。因此一个空间(3)存在于这些PCB之间。这些PCB(2)和(4)被安排为使这些PCB的平面是彼此平行并且面向彼此的。在该图中,这些PCB的平面垂直于该绘图的平面延伸,即,在X-Z平面中(Z轴穿出该绘图的平面(平行于这些PCB的平面))。轴X在该绘图的平面中示出,平行于这些PCB的平面,并且轴Y在该绘图的平面中示出,垂直于这些PCB的平面。在这些PCB之间的距离在这个实例中是6.6mm。
[0043]第一 PCB⑵具有附接到其(面向第二 PCB (4)的)表面上的两个RF电极(6a)和(6b)。这些RF电极(6a)和(6b)是被安排为平行于PCB (2)的表面的平面式金属电极。不锈钢典型地用作该金属,例如用于形成弹簧的类型。焊接或电阻性胶合可以用于将这些电极固定到该PCB上。对于焊接,也许有可能的是该金属被一个中间层(例如,金)覆盖。从而它们还平行于PCB(4)的表面。这些RF电极(6a)和(6b)也是狭长的并且在垂直于该绘图的平面的方向Z上延伸。因此该离子导向器在这些RF电极的长度的方向(该Z方向,也被称为轴向方向)上是狭长的。这些RF电极的厚度(S卩,其垂直于该表面的尺寸,S卩,在该Y方向上)在这个实例中是0.3mm。这些RF电极(6a)和(6b)被附接在距PCB⑵一段距离处,在这种情况下通过一个对应的间隔物层⑶(1.0mm厚)。该间隔物可以例如是由PCB材料制成的。在将该材料层压到该PCB的其余部分之前可以将其切割成型。然而,通过将这些金属RF电极形成为一种适当的形状(例如参见图2),可以省略这个使用间隔物的步骤。每个电极(6a)和(6b)是4.0mm宽并且在电极(6a)和(6b)的最靠近的边缘之间的距离S在该实例中是1.0_。因此,从电极(6a)的外边缘到电极(6b)的外边缘的距离L是9.0mm0
[0044]第二PCB (4)同样具有附接到其(面向第一 PCB (4)的)表面上的两个RF电极(6c)和(6d)。这些RF电极(6c)和(6d)再次是被安排为平行于PCB (4)的表面的平面式金属电极。从而它们还平行于PCB (2)的表面并且平行于在PCB (2)上的RF电极(6a)和(6b)。这些RF电极(6c)和(6d)也是狭长的并且在垂直于该绘图的平面的方向Z上延伸。与在该第二 PCB上的RF电极(6c)和(6d)相关的尺寸与对于在该第一 PCB上的相对应的电极(6a)和(6b)给出的那些相同,并且电极(6c)和(6d)再次通过对应的间隔物层(8)被附接在距该PCB表面一段距离处。
[0045]在该第一 PCB的电极(6a)、(6b)与该第二 PCB的电极(6c)、(6d)之间的垂直间隙H在所示出的实例中是4_。在其他实施例中,该间隙H可以是变化的,例如从3至5_,通过改变在这些PCB之间的距离和/或通过改变隔离物层(8)的厚度。在每个PCB上的这些电极安排之间的间隙H优选是至少3_。然而,该间隙可以改变一个数量级,取决于应用,如为在微系统中为小一个数量级。这个间隙是足够宽的以致存在比在常规设计中更少的中性种类与电极的碰撞,尤其在以下所述的一种弯曲多极杆的情况下。
[0046]这些RF电极(6a)、(6b)、(6c)和(6d)形成一种多极杆(在这种情况下一种四极杆)。将理解的是,仅两个平面式表面使得实现四个RF电极的多极杆设计。在使用中,将RF电压施加到这些电极上。该多极杆的相邻RF电极必须具有相反的相位以便以两个组(通过不同的底纹示出)进行至这些RF电极的电压连接。电极^a)和^d)作为一个组被连接(并且因此具有与彼此相同的相位),而电极^b)和^c)作为另一个组被连接(并且因此具有与彼此相同的相位,但与在电极^a)和^d)上的相位相反)。
[0047]该多极杆的偏压RF电极(6a)、(6b)、(6c)和(6d)产生了以在这四个RF电极之间的中点处为中心的伪势阱,该伪势阱限定了处于离子光轴(10)的形式的一条离子流动路径,这样使得沿z方向进入该离子导向器的离子(典型地作为离子束)被限制在该离子导向器内以沿着轴(10)行进。将理解的是因此离子光轴(10)平行于在该轴向方向上的这些RF电极延
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