成2 X 2平铺的忍片组合件，W便形成约28 X 28mm2的面 积。每个像素与像素读出电子器件关联，像素读出电子器件包含用于感测正电荷和负电荷 的电荷敏感放大器，允许检测高于一定阔值的信号的可调阔值，和用于递增计数器的基准 时钟，所述计数器可用于测量到达时间（TOA)或过阔时间（TOT)时间。Timepix忍片尤其适用 于FT-ICR分析器室内的离子的检测。在另一个实施例中，通过直接反馈回路，具有位置敏感 检测的所述离子阱可用于束质量监视和稳定。
[0051] 提出许多种类的位置敏感离子检测器可用作离子阱的像素化检测器电极。运些检 测器不仅包括诸如Tim邱ix或Medipix检测器之类的混合型离子检测器，而且包括基于CMOS 式有源像素传感器技术的完全集成的离子检测器。在运种情况下，可在包含像素读出电子 器件的忍片之上，直接制备用于检测离子的半导体材料。
[0052] 检测系统和读出电子器件适合于在0.1~50特斯拉的强场(超导)磁体的空腔内起 作用。此外，检测系统优选与超高真空(UHV)(即，大约或低于l(r 9mBar的压力）相容，运对实 现非常精确的FT-ICR MS测量结果来说是重要的。为此，离子检测器安装在UHV兼容忍片载 体上，W致载体起离子检测器的电馈通，和FT-ICR分析器室内的UHV(约IO- 9HiBar)与FT-ICR 谱仪外的环境压力之间的UHV屏障的作用。
[0053] 图3描述按照本发明的实施例，包含安装在电真空馈通结构上的集成位置敏感离 子检测器的离子室的示意图。特别地，图3描述包含安装在电真空馈通结构306、308、310上 的离子检测器电极3161的离子室。电真空馈通结构既可起电超高真空兼容忍片载体的作 用，又可起真空室302中的检测器和环境空气304中的检测器的读出电子器件之间的真空密 封的作用。离子室可包含多个电极3161-3164,其中电极之一 3161是位置敏感离子检测器的 像素化电极的一部分。
[0054] 如下更详细所示，电真空馈通结构可提高超高真空FT-ICR MS应用中的离子阱的 性能，W及超高真空FT-ICR MS应用中的离子阱的可实现性和易用性。电真空馈通结构可包 含安装在支承结构上的印刷电路板(PCB)306。支承结构可包含支承块308和真空法兰310。 真空法兰可被配置成W致它可被固定到真空室中的开口，例如，质谱仪的真空室的开口。
[0055] PCB具有固定到支承/冷却块上的第一（背部)表面312,和上面可安装一个或多个 离子检测器316的第二(顶部)表面314。将参考图4更详细说明的PCB可包含位于其顶面的多 个第一电触点，例如，导电（接合)焊盘，所述多个第一电触点电连接到位于PCB的背面的多 个第二电触点。嵌入PCB中的导电线可建立第一和第二电触点之间的电连接。真空室中的一 个或多个检测器可W电连接到多个第一电触点，W致检测器可由读出电子器件读出，所述 读出电子器件电连接到在处于环境压力下的PCB的背侧的第二电触点。
[0056] 此外，在实施例中，PCB的顶面的相当大部分可被覆盖W第一导热层，PCB的背面可 被覆盖W第二导热层。在一个实施例中，导热层可W是包含侣、铜和/或银的金属层。利用贯 穿PCB的多个导热通孔，可W建立第一层和第二层之间的热接触。在实施例中，所述至少第 一和第二导热层可W借助贯穿所述PCB的多个导热通孔，相互热禪合。在实施例中，所述多 个导热通孔形成阵列间距为2~20mm的阵列。通过利用适当的导热胶，把检测器粘结到第一 导热层，检测器可被固定到PCB上。
[0057] 类似地，通过利用导热胶，第二导热层可被固定到安装块。安装块可由导热材料， 优选包含铜和/或侣的金属制成。热的安装块可被连接到用于把安装块冷却到某个恒定溫 度的冷却元件。从而，包含多个导热通孔的PCB实现安装块和离子检测器之间的极好热接 触。
[0058] 安装块可起散逸检测器在工作期间产生的热量的储热器的作用。在环境空气中的 安装块的背侧可连接到冷却元件，所述冷却元件包含例如一个或多个Peltier元件或水冷 元件，用于把安装块和检测器冷却到期望的溫度。检测器的冷却很重要，因为诸如Medipix 检测器之类的检测器会产生多达ISiiW/像素的热量。
[0059] 支承块中的一个或多个开口 318可露出包括第二电触点的PCB的背侧的一部分。在 一个实施例中，第二电触点可被布置在允许与检测器的读出电子器件的快速连接的连接器 320，例如，标准电连接器中。
[0060] 图4A-4C描述PCB的顶部和背侧的照片，W及PCB 400的示意横截面。图4A和4B描述 圆形的例证PCB。在本具体实施例中，PCB具有约50mm的直径，和约1.6mm的厚度。取决于检测 器的应用和/或数目，PCB可具有任何适当的尺寸。PCB的顶面可包含第一电触点402,例如， 焊盘，用于电连接检测器的信号引线和在PCB的背侧的第二电触点404。运些第二电触点可 连接到安装在PCB的背侧的电连接器403，如图4B中所示。
[0061 ]嵌入PCB材料中的导电线406可电连接第一和第二电触点。PCB可包含多个(大量） 触点和嵌入的导电线，W致它可起高度集成的电真空馈通的作用。例如，取决于安装在其上 的检测器的特定应用和/或数目，PCB可包含100~2000条电连接在顶面的第一电触点和在 背面的第二电触点的导线。
[0062] 在一个实施例中，可W使用多层PCB，例如标准的多层FR-4PCB。在其它实施例中， 也可使用其它适当的PCB，包括基于低溫共烧陶瓷化TCC)或高溫共烧陶瓷化TTCC)的PCB，一 层、两层和多层金属忍PCB和/或陶瓷PCB。运些PCB的使用可掲示容易、廉价、可靠并且沿用 已久的电气设计和制备的优点。另外，可按各种形状(矩形、圆形)和大小(从直径几毫米到 数十厘米)制造 PCB。
[0063] 在一个实施例中，至少PCB的顶面涂有防止PCB脱气的超高真空密封剂层405。在实 施例中，UHV密封剂层可包含液晶聚合物化CP)材料。在另一个实施例中，PCB的背侧也涂有 包含LCP材料的UHV密封剂层407。LCP材料可防止PCB脱气。可W使用诸如Rogers Co巧oration的R/flex⑩3600 Single Clad Laminate之类的适当LCP材料。在一个实施例 中，可用包含例如铜和/或铜和/或金的金属层408密封PCB的边缘，W防止从侧面脱气，和为 安装结构与真空室之间的真空密封提供金属表面。
[0064] 在一个实施例中，可按一定角度（例如，20~50°)，把PCB的边缘(部分地)切成斜 角。PCB的支承结构具有接纳PCB的开口，其中支承结构具有斜切的边缘，所述斜切的边缘被 配置成接纳PCB的斜切边缘，W致确保支承结构中的最佳真空密封。
[0065] 由于涂覆LCP的PCB起真空密封的作用，因此PCB和不诱钢支承物(真空法兰)之间 的连接需要是真空密封的。为此，真空法兰可被机加工，W致忍片载体的斜切边缘可被粘合 到不诱钢支承物中，所述不诱钢支承物被斜切成和PCB边缘相同的角度(另外参见图4C)。可 W使用诸如双组分银环氧树脂化ysol TRA-DUCT 2902 ,Henkel ,Dusseldorf,Germany)之类 的真空兼容胶。运样，UHV密封具有小于l(r9mbar ? 1/s的泄漏率。
[0066] 另外，PCB由支承块机械支承，所述支承块防止由载体的忍片侧的真空和板的电子 器件侧的环境压力之间的压差引起的机械应力。PCB和铜支承物可利用导热导电胶，例如双 组分银环氧树脂胶化PCH.TEK返化E129-4 ,Epoxy Technology, Inc BiIlerica,USA)连 接。通过利用一个或多个主动冷却元件，比如化Itier元件和/或水冷通道，支承块还可起散 热器的作用。通过利用（1.5mm)铜线或氣橡胶0形环，载体的不诱钢支承物可被连接到真空 室。运样，可实现小于l(T 9mbar ? 1/s的泄漏率。
[0067] 图5A和5B描述按照本发明的实施例的离子阱法兰组合件，尤其是FT-ICR MS分析 器室法兰组合件，其中离子阱被安装到超高真空兼容法兰结构上，所述结构可用于把离子 阱安装到质谱仪的UHV室中。图5A和图5B分别描述法兰结构的横截面视图和透视图，所述法 兰结构包括包含多个电极502-508的室，所述多个电极502-508包括(后俘获)离子检测器电 极504(它可包含(Tim巧ix)离子检测器和导电格栅），和前俘获电极506。
[0068] 如上详细所述，离子阱的电极，比如俘获电极可被配置成包含安装在基于UHV兼容 PCB的电馈通结构上的一个或多个离子检测器，比如一个或多个Timepix离子检测器的离子 检测器电极，如参考图3-4详细所述。
[0069] 如参考图3所述，PCB可被安装在(铜质)支承块510上，从而为PCB提供机械支持，同 时起检测器的散热器的作用。支承块可被安装在不诱钢法兰结构512中。支承块可包含一个 或多个开口，从而露出PCB的背侧的一部分，和第二电触点，所述第二电触点可被连接到电 连接器，所述电连接器可提供与在环境空气中的读出接口板514的简易、直接连接，所述读 出接口板514紧邻离子阱的在真空中的离子检测器，W致可W实现检测器和数据处理计算 机之间的大于IGbit/s，优选1~25加 it/s的快速数据交换。冷却装置，例如，通风设备，水冷 元件和/或主动冷却元件可W禪接到金属支承块。
[0070] 按照本发明的离子阱可把运种阱的应用扩展到在离子阱的检测电极中感生的电 荷的常规检测之外。图6A-6C示意描述按照本发明的实施例的用于离子阱中的离子的位置 敏感检测的方