法。图6A描述俘获在由离子室的俘获电极606-610产生的俘获电场604中的移 动离子602。在该特定例子中，离子检测器电极612可被偏置在预定的第一偏压Vdi, W致它连 同前俘获电极一起产生俘获电场。之后，偏压可被改变成第二偏压Vd2,从而更改俘获电场， W致离子朝着位置敏感检测器的像素化电极的方向移动，如图6B中所示。与和像素化电极 相互作用的离子相关的像素信号可被处理成离子阱中的离子的空间分布的图像。在又一个 实施例中，前俘获电极606被升高到一定电压，W致离子系综朝着离子检测器电极的方向移 动。在另一个实施例中，可时变地操纵前后俘获电极，W致离子系综朝着离子检测电极的方 向移动。
[0071] 当使用Medipix或Tim邱ix离子检测器时，可按粒子计数模式，设定像素，其中每个 像素可计数碰撞离子检测器电极的粒子的数目。如果信号高于一定阔值，那么可W计数"碰 撞"。运样，利用各种参数，可W研究I CR室中的空间离子分布。
[0072] 在实施例中，可作为离子回旋半径(激发振幅)的函数，研究空间离子分布，通过改 变利用射频（RF)离子激发（利用调嗽激发，共振正弦激发或储存波形傅里叶逆变换 (SWIFT))施加的功率的大小，可W改变离子回旋半径。运里，通过改变RF振幅，或者通过改 变激发时间，可W变更功率。运样，可利用位置敏感检测器，直接测量ICR室中的精确激发后 半径。
[0073] 在另一个实施例中，可作为室中的离子的初始俘获之后的时间的函数，研究ICR室 中的空间离子分布。在存在磁场的情况下，离子获得回旋运动和磁控运动。ICR室中的离子 的俘获时间越长，离子获得越大的磁控运动。
[0074] 在另一个实施例中，可作为外部累积时间（即，ICR室中的离子的数目）的函数，研 究ICR室中的空间离子分布。运样，可W研究离子间相互作用（空间电荷）。在位置敏感检测 器上，可W观察离子间相互作用的效应，而利用通常的FT-ICR操作，可W观察谱效应。
[0075] 在又一个实施例中，可作为室的前电极和后电极的俘获电压的函数，研究ICR室中 的离子分布。利用通常的FT-ICR操作，可W测量俘获电压对谱质量的影响。当利用Timepix 离子检测器时，可按飞行时间(TOF)模式，设定像素，如图7中示意所示。按照运种模式，可根 据触发信号704,开始外部快口间隔720。在生成可表示一个或多个离子开始朝着离子检测 器的像素化电极的方向移动的触发信号时，像素电子器件中的数字计数器开始计数(时钟 708产生的）时钟周期，直到长度T的外部快口间隔结束为止。如果在所述快口间隔内，检测 到信号712(即，高于预定阔值706的信号），那么可根据计数的时钟周期的数目，确定测量时 间 tmeasure 710。根据测量时间，飞行时间可被确定为tTOF = T-t measure 〇 按照运种模式，可W研究 许多不同的参数和/或相关性。
[0076] 在实施例中，可W测量从外部存储设备到ICR室的端部的飞行时间（Timepix模 式）。运种情况下，可利用静电和/或rf场，把离子"保存"在外部存储设备(或多极杆）中。存 储设备可W位于室的上游(与室相比，更靠近离子源）。随后，离子可朝着室的方向被喷出存 储设备。当喷射时，向Tim邱ix发送触发信号，W致Tim邱ix可测量离子从喷射之时到到达离 子阱的像素化电极之时的飞行时间，W及它们的空间分布。运种飞行时间测量提供关于谱 仪内的时间动态，W及射束聚焦和传送特性的信息。
[0077] 在另一个实施例中，可W测量ICR室中的离子的飞行时间。运种情况下，离子可被 聚集/集中在室的中央。随后，改变ICR室中的电场，W致离子朝着Timepix检测器的像素化 电极（它是所述室的一部分）的方向移动。当离子被释放的刹那间，触发信号被发送给 Timepix检测器。Timepix随后根据像素位置，记录离子的撞击位置;和离子到达像素化电极 上的特定位置所用的时间。该信息提供对ICR室内的离子移动和时间动态的了解。
[0078] 在上述实验中，在离子实际"碰撞"像素化电极的意义上，离子与像素化电极相互 作用。在另一个实施例中，离子可基于感应电流信号，与像素化电极相互作用。特别地，当离 子移动到Timepix离子检测器的像素化电极附近时，可W测量感应电流。运种情况下，离子 可在室中循环。随后，通过小屯、地调整俘获场，离子可被移动到Timepix检测器的像素化电 极附近，而不撞击所述电极。运些离子可在接近移动中的离子的像素处，诱发时变图像电 荷。运种测量可提供对室中的离子移动的性质的了解。
[0079] 图8描述按照本发明的实施例，由离子阱中的离子产生的图像的（高性能)计算机 模拟。所述图像表示当离子被射到位置敏感离子检测器的像素化电极上时，FT-ICR分析器 室中的离子运动。不同的云代表蛋白质细胞色素 C的不同电荷状态(m/z或m/q)。通过轴向 (垂直于磁场)移动离子，可利用作为分析器室的组成部分的位置敏感检测器，测量FT-ICR 分析器室中的离子云的位置。
[0080] 显然关于任意一个实施例说明的任意特征可W单独使用，或者结合说明的其它特 征使用，也可结合任何其它实施例的一个或多个特征，或者任何其它实施例的任意组合使 用。
【主权项】
1. 一种离子阱，优选的是离子回旋共振分析器室（阱），包含至少一个集成的离子检测 器，优选的是位置敏感和/或时间敏感检测器。2. 按照权利要求1所述的离子阱，其中所述离子检测器的至少一部分被配置成所述离 子阱的电极。3. 按照权利要求1或2所述的离子阱，还包括： 多个电极，用于生成俘获所述离子的俘获电场，和/或用于施加激发电场，其中所述离 子检测器集成在所述多个电极中的至少一个之中。4. 按照权利要求1-3任意之一所述的离子阱，其中所述离子检测器包含像素元件的阵 列，至少部分的所述像素元件包含像素读出电子器件，或者连接到像素读出电子器件。5. 按照权利要求1-4所述的离子阱，其中所述离子检测器还包含检测板，所述检测板包 含半导体层和/或微通道板。6. 按照权利要求1-5任意之一所述的离子阱，其中至少部分的所述离子检测器连接到 电压源，所述电压源用于向所述像素化电极施加电压，优选的是所述离子检测器的电压偏 置的部分在所述离子阱中产生电场。7. 按照权利要求1-5任意之一所述的离子阱，其中所述读出电子器件被配置成计数与 和所述离子检测器相互作用的一个或多个离子相关的事件，和/或确定与和所述离子检测 器相互作用的一个或多个离子相关的飞行时间信息。8. 按照权利要求1-6任意之一所述的离子阱，其中所述离子阱还包括安装在所述离子 检测器的检测面之前的导电格栅，所述导电格栅连接到用于在所述离子阱中产生电场的电 压源。9. 按照权利要求1-7任意之一所述的离子阱，其中所述离子阱被配置成离子回旋共振 分析器室(阱）。10. 按照权利要求1-9任意之一所述的离子阱，其中所述离子阱被配置成立方阱、矩形 阱、圆柱阱或双曲线阱。11. 一种用于检测离子阱中的离子的检测系统，包括： 按照权利要求1-10任意之一所述的离子阱； 向所述离子阱的电极中的至少一个施加电压的至少一个电压源，所述电压源被配置成 操纵所述离子阱中的电场，以致所述离子阱中的至少部分离子朝着所述离子检测器移动。12. -种真空兼容离子阱组合件，包括： 按照权利要求1-10任意之一所述的离子阱； 芯片载体，优选的是印刷电路板(PCB)，用于承载所述离子检测器，所述芯片载体包括： 具备一个或多个第一电极的顶面;具备一个或多个第二电极的背面;和嵌入所述芯片载体 中的分别电连接所述一个或多个第一电极和所述一个或多个第二电极的一个或多个导电 线;其中所述顶面被覆盖以UHV密封层，优选的是包含液晶聚合物材料的第一密封层。13. 按照权利要求12所述的离子阱组合件，包括： 至少部分地在所述顶面上延伸的至少第一导热层，和至少部分地在所述背面上延伸的 至少第二导热层，所述芯片载体还包括嵌入所述PCB中的用于热连接所述至少第一导热层 和所述第二导热层的一个或多个导热通孔。14. 按照权利要求1-10任意之一所述的离子阱在质谱仪，优选的是傅里叶变换离子回 旋共振质谱仪中的应用，其中所述离子检测器被配置成在所述质谱仪中测量与离子相关的 空间分布和/或飞行时间信息；和/或按照权利要求1-10任意之一所述的离子阱在强磁场， 优选的是在0.1~50T之间选择的强磁场中的应用。15.-种用于检测离子阱，优选的是离子回旋共振分析器室(阱）中的离子的方法，其中 所述离子阱包含至少一个集成的离子检测器，优选的是位置敏感和/或时间敏感检测器，所 述方法包括： 在所述离子阱中提供一个或多个离子； 操纵所述离子阱中的离子的运动；以及 利用所述离子检测器，检测至少部分的所述离子，和/或测量与至少部分的所述离子相 关的飞行时间信息。
【专利摘要】说明一种诸如离子回旋共振分析器室(阱)之类的离子阱，其中所述离子阱包含多个电极，并且包括至少一个集成的离子检测器，优选位置敏感和/或时间敏感检测器，其中至少部分的所述离子检测器被配置成所述离子阱的电极。还说明了这种离子阱中的离子的位置敏感检测的方法。
【IPC分类】H01J49/38, H05K1/02, H01J49/02
【公开号】CN105556638
【申请号】CN201480034458
【发明人】R·M·A·荷伦, J·H·章曼, D·史密斯
【申请人】荷兰原子和分子物理学研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年4月24日
【公告号】EP2797105A1, EP2989655A1, US20160086787, WO2014174048A1