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[0047]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]本发明的离子光学装置，其改进点之一是通过在至少一平面绝缘基板上覆盖金屈图案构成电极阵列，并利用电极阵列的几何图案分布形成所需的电场分布以驱动离子向需要的方向或位置进行运动，而多片印有相配合金屈图案的绝缘基板组合后即可实现现有三维电极的电场分布效果，在一实施例中，所述覆盖金屈图案是可以通过PCB印刷方式实现，亦可是通过微纳加工工艺(MEMS)获得。
[0049]请参阅图la，在该实施例中，所述离子光学装置包括:一片平面绝缘基板101，覆盖金屈图案以构成电极阵列，其中，所述电极阵列包括多个单元电极1011，所述多个单元电极1011排列形成所述电极阵列的几何图案分布，所述平面绝缘基板101可以是矩形或正方形等，其上的所述电极阵列的至少部分单元电极1011的几何形状可以为图示的折线形，进一步可选的，所述折线是中心对称的即两条折线段是相对连接点所在中心线左右对称的，并且，所述离子光学装置还可通过电源将相位相异的射频电压提供至各个相邻的且相互绝缘的单元电极1011以束缚离子，用来束缚离子并防止离子碰壁，在一实施例中，所述相位相异指的是相邻的单元电极上的射频电压可以是幅值相等而相位相反；并且，还通过电源对电极阵列中至少部分单元电极1011间施加有直流电压差，例如幅值从低至高或从高至低递变，在本实施例中，即例如沿z轴正向各单元电极1011所施加直流电压幅值递减，当离子按图示的箭头A方向入射至所述电极阵列的电场后，离子会从高电位的电极向低电位的电极运动，直至从另一侧出，从而实现离子导引；而入射电极阵列所形成电场的各离子会沿电极阵列作预定义离子导引方向运动，其中，此处及下文会将所述预定义离子导引方向定义为第一方向，所述预定义离子导引方向即预定义的离子导引轴的方向，若在中心对称的离子导引腔内即为其中心轴向，简称轴向，图示为z轴方向，而在本实施例中可以是在所述一片平面绝缘基板1011外沿电极阵列的离子导引方向；所述轴向的基本正交方向即可定义为径向，虽然在本实施例中所述的轴向及径向与圆柱体立方体等立体形状的轴向和径向定义有所不同，但是本领域技术人员应当可以根据说明书内容及附图来理解；所述单元电极1011构成的电极阵列通上直流电压后，通过其几何图案分布可以形成对应电场分布来驱动所述各离子在基本正交于所述第一方向的第二方向及的偏转、聚焦或散焦，本实施例提供的是偏转加聚焦的方式，当然亦可从中推导散焦的实现方式，后文将加以描述。
[0050]可选的，上述所有的单元电极1011结构和间距都可以是相同的，通过直流电场聚焦，而射频电场只用来束缚离子并防止离子碰壁，不会引起射频囚禁，避免了对低质量离子的歧视，而传统方案中，由于出口处的电极口径很小，或者电极间距很大，射频电压会形成四极离子阱而将低质量离子囚禁住，无法有效传输到下一级，而本发明的设计避免这一问题。
[0051]请一并参阅图lb，为对图1a中实施例的离子轨迹仿真结果，可以了解所述电场分布即图中各条电场线201的分布是和上述单元电极所构成的电极阵列的几何图案分布相类似的，是指向z轴正方向，同时指向y轴原点的聚焦电场；所述各离子在按图示z轴正方向进入电场后即由于所述电场分布的作用在y轴上运动至向图示中心线即z轴所在位置聚焦，其中，不在中心线位置的离子发生y轴上的偏转运动至所述中心线位置聚焦。
[0052]请参阅图lc，在本实施例中，采用上、下一对相同的绝缘基板101及102，且可平行设置并设置成各自的单元电极1011及1021在第二方向即图示的X方向上一一相对，相较于上一实施例，其优点在于离子是从上下两片之间穿过，可以更加有利于束缚离子，但图1a中的结构离子需例绝缘基板较近否则可能因外界作用而从电场逸出；本实施例中，在电压施加方式上，可以在上、下的电极阵列间施加一直流电压差(即每个相对的单元电极1011和1021之间施加直流电压差)，使离子束偏向于其中一片，这样可以在X方向上也实现聚焦。
[0053]当然，若需要实现散焦，可在上述实施例中的离子出口处反向射入离子束，同时，相反地对上述各单元电极1011设置直流电位差，例如上一实施例是Z轴正向电压幅值递减，则改成z轴正向递增，即进行与上述实施例相反方向的离子导引，从而可实现离子的散焦。
[0054]并且，虽然在上述实施例中，所展示的单元电极1011的形状是折线，但在其他实施例中，其形状亦可为弧线，或者每个单元电极可由两个分立的直线电极构成，亦能实现类似的电场分布。
[0055]再以一个例子来举例说明如何利用分立电极几何尺寸的逐渐变化形成与预定义离子导引方向即轴向基本正交的径向的聚焦电场；如图2a及2b所示，可采用至少四片所述平面绝缘基板201、202、203及204，环绕相接围成离子导引腔，其中，图2b简略标示了平面绝缘基板201 (平面绝缘基板202的结构相类似);设第一方向即轴向为图示z轴正方向，可一并参考图2c显示为图2a在z轴的截面视图，整个离子导引腔从z轴方向看是设置成对角线与X轴一致的四边形，在所述离子导引腔内表面沿所述z轴(即轴向)间隔设置多个环形金屈电极所构成的电极阵列，在本实施例中，由于采用的是四片矩形的平面绝缘基板围成立方体状的离子导引腔，因此可形成的所述环形金屈电极为方环形，当然该形状仅为例示而非作为限制；请一并参阅图2b，显示的是带有斜向绝缘条2013及2023的下侧两片平面绝缘基板201及202，请参阅图2c，下侧的两片平面绝缘基板201及202上的环形金屈电极被所述斜向绝缘条隔离成两段，所述斜向绝缘条与所述轴向例如成O到90度之间的角度，优选为15到60度之间，从而使所述斜向绝缘条2013及2023两侧的各段间均呈现沿所述预定义离子导引方向即第一方向而长度递变；为方便描述，平面绝缘板201上斜向绝缘条2013将所述各环形金屈电极均隔离成下方的电极2011和上方的电极2012，且平面绝缘板202上斜向绝缘条2023将所述各环形金屈电极均隔离成下方的电极2021和上方的电极2022，电极2011和电极2021间相连形成第一单元电极，电极2012、2031、2041、2022电性相连形成第二单元电极，分别构成下方的第一电极阵列及上方的第二电极阵列；为了束缚离子，沿轴向相邻的电极之间施加幅值相同，相位相反的射频电压，可以在离子太过靠近电极阵列的时候将其弹开，第一电极阵列和第二电极阵列上分别施加沿所述轴向(即图示Z轴正向)递减的直流电压以驱动离子沿第一方向运动，且至少部分环形金屈电极所隔离出的各个对应第一单元电极和第二单元电极间可施加直流电场而具有电压差，以形成对应电场分布驱动入射离子导引腔的离子在基本正交于轴向的径向即第二方向的偏转、聚焦或散焦，具体来说，例如第一电极阵列中的各第一单元电极的直流电压均大于下方的第二单元电极，那么离子就会在电场作用下向X轴负方向偏转，反之则向X轴正方向偏转；所述平面绝缘基板201及202和其上的电极段2011及2021之间是相对x轴向对称的，在一种实施例中，所述电子光学装置工作在典型的气压下，比如Itorr到30torr之间。
[0056]具体来说，当来自上游离子源的离子进入在该离子光学装置沿轴向运动，由于上述电场在轴向的作用，离子在装置内沿z轴正方向传输，同时由于第一电极阵列与第二电极阵列之间的直流电压差，离子在径向上逐渐偏向X轴负方向，由于所述绝缘条与轴向之间存在一个夹角，也就是电极阵列的电极长度沿轴向逐渐减小，则离子在径向上逐渐被聚焦，然后传输进入下游的质量分析器或其他分析装置。
[0057]需说明的是，虽然在本实施例中提供的是离子聚焦功能实现，但本领域技术人员完全可以根据前述内容进行反向操作以实现离子散焦功能，例如反向入射离子并施加反向直流电压等，不再举例叙述。
[0058]图3a所示，是图2b实施例的一种简易实施方式；与上一实施例的差异在于，在本实施例中，是在所述离子导引腔内各个面(即各片平面绝缘板301的内表面)上均沿所述第一方方向(即轴向，图示z轴方向)及其正交方向间隔设置多个单元电极，也就是说，是用四片如图3a这样的平面绝缘基板301围接成上述离子导引腔，并且可选的，各个平面绝缘基板301上单元电极是在沿z轴同步设置，即与前实施例相类似位于同一环形上，只不过本实施例中所述环形上的单元电极均是分隔独立的；形成对应电场分布驱动入射离子导引腔的各离子在轴向运动时径向偏转、聚焦或散焦。以下以离子聚焦的实现来举例，如图3a所示，在xz平面上，每片平面绝缘基板301上至少包含2个电极，可选的是图示的包含3个电极，其中，沿z方向相邻的电极上施加的射频电压可以完全相同，而同时施加逐渐降低的直流电压以驱动离子沿z轴传输；而沿X方向相邻的单元电极间可以具有幅值相同且相位相反的射频电压，这样可形成如图3b所示的近似十二级场，同时施加不同的直流电压以在X和y方向上压缩、聚焦离子束。比如，如果要把离子束向xy平面的原点处(z轴向)压缩，可例如在单元电极3011和3012之间施加一直流压差，使得离子向单元电极3012靠近。相比于图2a的实施例，这里利用多级场结构以及径向的直流电场可得到近似层叠电极阵列的传输效果，但使用的电极个数更少，从而简化电路连接。如果要获得不同的传输效果，比如较好的径向聚焦，或者粗略的质量分离等，可使用级数更低的多级场，比如四级场。
[0059]在